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UN PROGRAMME DE FORMATION AU CALCULDE LA CONSTRUCTION MÉTALLIQUE EUROPÉENE

EUROPÄISCHES STAHLBAU-LEHRPROGRAMM

PROGRAMA EUROPEO DE FORMACIÓN EN CÁLCULOY DISEÑO DE LA CONSTRUCCIÓN EN ACERO

PRESENTA:

LA VERSIÓN ESPAÑOLA DEL

FREIRE

EUROPEAN STEEL DESIGN EDUCATION PROGRAMME

GRUPOROS CASARES

Grupo Comercial de Laminados

GRUPO VELASCO

Gipuzkoako Foru AldundiaDiputación Foral de Gipuzkoa

ÍNDICE DEL TOMO 1

CONSTRUCCIÓN EN ACERO: FACTORES ECONÓMICOS Y COMERCIALES

Lección 1.1: Introducción al Papel del Acero en la Construcción en Europa ............................................................................ 1

1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 4

2. DESARROLLOS EN PRODUCCIÓN Y DISEÑO ............................................ 5

2.1. Producción de acero.............................................................................. 5

2.2. Variedad de aceros................................................................................. 6

2.3. Diseño ..................................................................................................... 8

2.4. Fabricación ............................................................................................. 9

3. VENTAJAS DEL ACERO................................................................................. 10

3.1. Rapidez de ejecución............................................................................. 10

3.2. Ligereza, rigidez y resistencia .............................................................. 13

3.3. Adaptabilidad del uso de pórticos para rehabilitación ...................... 15

3.4. Calidad ................................................................................................... 17

4. EL FUTURO DEL ACERO: ÚLTIMOS DESARROLLOS ................................ 18

5. EL FUTURO DEL ACERO: FORMACIÓN Y ESDEP ...................................... 19

6. RESUMEN FINAL ............................................................................................ 20

7. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 20

Lección 1.2: Fabricación y Productos de Acero.................................... 21

1. BREVE HISTORIA DE LA FABRICACIÓN DE ACERO.................................. 24

2. LA FABRICACIÓN HOY (RENDIMIENTO Y PRODUCCIÓN) ......................... 25

3. PRODUCCIÓN DE ACERO EN EL MUNDO Y EN EUROPA ......................... 27

3.1. Producción.............................................................................................. 27

3.1.1. Producción mundial ................................................................... 27

3.1.2 Comercio internacional ............................................................... 27

I

ÍNDICE

II

3.2. Consumo................................................................................................. 28

3.3. Acería y medio ambiente....................................................................... 28

4. ¿CÓMO SE PRODUCE EL ACERO?.............................................................. 29

4.1. General .................................................................................................... 29

4.2. Producción de acero.............................................................................. 29

5. NORMALIZACIÓN EUROPEA DE PRODUCTOS DE ACERO....................... 30

5.1. Proceso de normalización..................................................................... 30

5.1.1. Establecimiento de Euronormas para productos de acero en los estados miembros.............................................................. 30

5.2. Contenidos de las Euronormas (EN) para acero ................................ 30

6. EL ACERO EN LA CONSTRUCCIÓN Y OBRAS PUBLICAS........................... 32

6.1. El acero en la construcción .................................................................. 32

7. CONCLUSIÓN.................................................................................................. 33

Lección 1.3: Introducción a los Costes de la Estructura de Acero..... 35

1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 38

2. COSTES DURANTE LA VIDA DEL EDIFICIO ................................................ 39

2.1. Preámbulo............................................................................................... 39

2.2. Costes parciales..................................................................................... 39

2.3. Costes energéticos ................................................................................ 39

2.4. Mantenimiento ........................................................................................ 39

2.5. Adaptabilidad.......................................................................................... 40

2.6. Beneficios y contrapartida económica ................................................ 41

2.7. Costes de demolición ............................................................................ 41

3. COSTES TOTALES DE CONSTRUCCIÓN ..................................................... 42

3.1. Típico desglose de costes e interacciones......................................... 43

3.2. Rapidez de ejecución............................................................................. 44

3.3. Climatología............................................................................................ 46

3.4. Servicios, cerramientos y estructura................................................... 46

3.5. Cimentaciones........................................................................................ 47

4. COSTES DE LA ESTRUCTURA DE ACERO ................................................. 48

4.1. Montaje.................................................................................................... 48

4.2. Fabricación ............................................................................................. 49

4.3. Protección contra la corrosión y contraincendios ............................. 50

5. RESUMEN... ..................................................................................................... 51

6. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 51

Lección 1.4: El Mercado Europeo de la Construcción.......................... 53

1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 56

2. SITUACIÓN ACTUAL....................................................................................... 57

3. MARCO LEGISLATIVO Y PLAZOS PARA LA ARMONIZACIÓN .................. 58

4. EL PAPEL Y EL DESARROLLO DE LOS EUROCÓDIGOS .......................... 60

5. EL SELLO CE .................................................................................................. 61

6. EL FUTURO DE LA CONSTRUCCIÓN EN EL MERCADO ÚNICO EUROPEO ........................................................................................... 62

7. RESUMEN FINAL ............................................................................................ 63

Anexo A: Cuestionario: Adjudicación en el sector de la construcción en Europa .............................................. 65

Austria ..................................................................................................... 67

Bélgica..................................................................................................... 70

Finlandia.................................................................................................. 74

Francia..................................................................................................... 77

Alemania ................................................................................................. 80

Grecia ...................................................................................................... 83

Irlanda...................................................................................................... 85

Italia ......................................................................................................... 88

Luxemburgo............................................................................................ 91

España..................................................................................................... 92

Suecia...................................................................................................... 95

Reino Unido ............................................................................................ 98

III

ÍNDICE

ÍNDICE DEL TOMO 2

CONSTRUCCIÓN EN ACERO: INTRODUCCIÓN AL DISEÑO

Lección 2.1: Proceso de Diseño ............................................................ 1

1 INTRODUCCIÓN: OBJETIVOS DEL DISEÑO ................................................ 4

2 ¿CÓMO ENFOCA EL PROYECTISTA UN NUEVO PROYECTO? ................. 6

3 ¿CÓMO DESARROLLA EL PROYECTISTA EL SISTEMA ESTRUCTURAL? ...................................................................... 8

3.1 Plantear un concepto inicial que pueda satisfacer bien las necesidades funcionales................................................................. 8

3.2 Reconozca los principales sistemas estructurales y considere la resistencia y rigidez necesarias ....................................................... 11

3.3 Valore las cargas con precisión y estime las dimensiones de los elementos principales ................................................................ 13

3.4 Análisis estructural completo, utilizando elementos de dimensiones estimadas con diseño adecuado de uniones, relativo a detalles reales........................................................................ 14

3.5 Comunique el objeto del diseño mediante planos y especificaciones.................................................................................. 15

3.6 Supervise la ejecución .......................................................................... 15

3.7 Realice un mantenimiento regular ....................................................... 15

3.8 Diferencias de énfasis en el enfoque del diseño respecto al diseño de un edificio de tamaño medio .......................................... 15

3.8.1 Viviendas unifamiliares ............................................................. 15

3.8.2 Puentes........................................................................................ 16

3.8.3 Plataformas petrolíferas ............................................................ 16

4 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 17

5 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 19

APÉNDICE 1: El juego de rol “La casa del Mono” para un grupo de estudiantes en un seminario, figura 16................................ 19

I

ÍNDICE

II

Lección 2.2.1: Principios de diseño........................................................ 23

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 26

2 LAS INCERTIDUMBRES EN DISEÑO ESTRUCTURAL ................................ 28

3 DISEÑO PARA EVITAR EL COLAPSO........................................................... 30

3.1 Antecedentes.......................................................................................... 30

3.2 Estabilidad .............................................................................................. 31

3.3 Robustez ................................................................................................. 32

4 OTROS OBJETIVOS DEL DISEÑO................................................................. 33

4.1 Deformación............................................................................................ 33

4.2 Vibración ................................................................................................. 33

4.3 Resistencia al incendio ......................................................................... 34

4.4 Fatiga... .................................................................................................... 34

4.5 Ejecución ................................................................................................ 35

4.6 Mantenimiento ........................................................................................ 35

5 RESPONSABILIDADES DEL PROYECTO ..................................................... 36

6 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 37

7 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 37

Lección 2.2.2: Bases de Diseño en Estado Límite y Coeficientes de Seguridad .................................................................... 39

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 40

2 BASES DE DISEÑO EN ESTADO LÍMITE ...................................................... 43

3 ACCIONES... .................................................................................................... 46

3.1 Valores característicos de las acciones (Gk, Qk y Ak) ....................... 46

3.2 Valores hipotéticos de las acciones (Gd, Qd y Ad) ............................. 47

4 PROPIEDADES DEL MATERIAL .................................................................... 48

4.1 Valores característicos de las propiedades del material ................... 48

4.2 Valores teóricos de las propiedades del material............................... 48

5 DATOS GEOMÉTRICOS.................................................................................. 49

6 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD ............................................. 51

7 ESTADO LÍMITE ÚLTIMO................................................................................ 51

8 ESTADO LÍMITE DE SERVICIO ...................................................................... 52

8.1 Flechas .................................................................................................... 52

8.2 Efectos dinámicos.................................................................................. 52

9 MODELOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL....................................................... 54

10 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 55

11 GLOSARIO...... ................................................................................................. 56

12 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 57

13 BIBLIOGRAFÍA RELACIONADA..................................................................... 57

APÉNDICE: Coeficientes parciales de seguridad para las acciones ............... 59

Lección 2.3: Bases para la Determinación de Cargas .......................... 63

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 66

2 ACCIONES PERMANENTES .......................................................................... 68

2.1 Cargas permanentes.............................................................................. 68

3 ACCIONES VARIABLES ................................................................................. 71

3.1 Cargas impuestas .................................................................................. 71

3.2 Reducciones permitidas en la carga impuesta................................... 72

3.3 Cargas superimpuestas en puentes .................................................... 72

3.4 Cargas generadas por una grúa........................................................... 73

3.5 Cargas climáticas................................................................................... 73

3.6 Cargas de viento .................................................................................... 74

3.7 Cargas de nieve...................................................................................... 77

3.8 Carga de las olas.................................................................................... 77

3.9 Efectos de la temperatura ..................................................................... 78

3.10 Material contenido.................................................................................. 78

3.11 Cargas sísmicas ..................................................................................... 78

3.12 Cargas accidentales............................................................................... 78

4 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 79

5 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 79

6 BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL........................................................................... 79

Lección 2.4.1: Historia del Hierro y del Acero en Estructuras............. 81

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 84

2 EVOLUCIÓN DE LOS METALES FÉRRICOS ................................................ 85

III

ÍNDICE

2.1 Hierro de forja......................................................................................... 85

2.2 Hierro fundido o colado......................................................................... 85

2.3 Hierro forjado industrial ........................................................................ 85

2.4 Acero...... ................................................................................................. 85

3 LOGROS ALCANZADOS CON HIERRO Y ACERO ESTRUCTURALES...... 87

4 EL PERIODO DE LA FUNDICIÓN (1780-1850).............................................. 88

4.1 Puentes de fundición en arco............................................................... 88

4.2 La fundición en los edificios................................................................. 88

4.3 Combinación de fundición y hierro forjado en la construcción ....... 90

4.4 Puentes colgantes.................................................................................. 91

5 EL PERIODO DE HIERRO FORJADO (1850-1900) ....................................... 92

5.1 El hierro en los puentes ........................................................................ 92

5.2 El hierro forjado en los edificios .......................................................... 93

6 EL PERIODO DEL ACERO (1880-ACTUALIDAD).......................................... 95

7 TÉCNICAS ACTUALES Y PERSPECTIVAS DE FUTURO............................. 96

8 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 97

Lección 2.4.2: Historia del Diseño en Acero.......................................... 99

1 HISTORIA DEL DISEÑO EN ACERO: ESTADO DEL CONOCIMIENTO DE ESTRUCTURAS EN EL SIGLO XVIII Y ANTERIORES............................ 102

2 ESTADO DEL CONOCIMIENTO ESTRUCTURAL EN GRAN BRETAÑA A PRINCIPIOS DEL SIGLO XIX ...................................................................... 103

3 CONOCIMIENTO DE LA MADERA A PRINCIPIOS DEL SIGLO XIX............ 104

4 CONOCIMIENTOS DE LA FUNDICIÓN A PRINCIPIOS DEL SIGLO XIX................................................................................................ 105

5 CONOCIMIENTO DEL HIERRO FORJADO A PRINCIPIOS DEL SIGLO XIX ................................................................................................ 107

6 LOS AÑOS DE LOS ENSAYOS 1820-1850 .................................................... 108

7 TERMINOLOGÍA DEFORMACIÓN, TENSIÓN, COHESIÓN, ETC. ................ 110

8 EL DISEÑO ESTRUCTURAL ENTRE 1850 Y 1900 ....................................... 111

9 ANOTACIÓN SOBRE EL SIGLO XX............................................................... 114

10 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 115


IV

Lección 2.4.3: Historia del Hierro y el Acero en Edificios .................... 117

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 120

2 PRIMEROS USOS ESTRUCTURALES DEL HIERRO EN EDIFICIOS .......... 121

3 EDIFICIOS INDUSTRIALES Y FÁBRICAS ..................................................... 123

4 CUBIERTAS DE GRAN LUZ ........................................................................... 127

5 ESTRUCTURAS DE EDIFICIOS DE VARIAS PLANTAS ............................... 132

5.1 Construcción de forjados...................................................................... 133

5.2 Vigas y pilares ........................................................................................ 133

5.3 Construcción de pórticos...................................................................... 133

5.4 Estructuras arriostradas para carga de viento ................................... 134

6 EVOLUCIÓN DEL DISEÑO DE EDIFICIOS CON ESTRUCTURA DE ACERO 136

7 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 142


Lección 2.4.4: Historia del Hierro y el Acero en Puentes ..................... 143

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 146

2 PUENTES EN ARCO ....................................................................................... 147

3 PUENTES CON ESTRUCTURAS DE VIGAS DE CELOSÍA, DE ALMA LLENA Y DE CAJÓN ..................................................................... 151

4 PUENTES COLGANTES ................................................................................. 161

5 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 168


Lección 2.5.1: Introducción al Diseño de Edificios Industriales ......... 169

1 TIPOS DE EDIFICIOS INDUSTRIALES .......................................................... 172

2 ESTRUCTURA DE ACERO PARA EDIFICIOS INDUSTRIALES.................... 173

3 ELECCIÓN DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL ................................................... 174

4 FORMAS DE LOS EDIFICIOS INDUSTRIALES............................................. 175

5 LA ESTABILIDAD DE LOS EDIFICIOS INDUSTRIALES............................... 178

6 ANÁLISIS GLOBAL......................................................................................... 179

7 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 180

V

ÍNDICE

Lección 2.5.2: Introducción al Diseño de Edificios Industriales Singulares......................................................................... 181

1 TIPOS DE EDIFICIOS INDUSTRIALES SINGULARES.................................. 184

2 MÉTODOS DE MANIPULACIÓN..................................................................... 185

3 ILUMINACIÓN NATURAL................................................................................ 187

4 SERVICIOS ...................................................................................................... 188

5 CARGAS ESPECIALES EN CUBIERTA ......................................................... 189

6 MANTENIMIENTO............................................................................................ 190

7 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS............................................................. 191

8 ALGUNOS EJEMPLOS DE EDIFICIOS ESPECIALES .................................. 192

8.1 Centrales térmicas de carbón............................................................... 192

8.2 Hangar de mantenimiento de aeronaves ............................................. 193

8.3 Fábrica de leche en polvo ..................................................................... 196

8.4 Complejo industrial................................................................................ 197

9 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 199

Lección 2.6.1: Introducción al Proyecto de Puentes de Acero y Mixtos I........................................................................... 201

1 FUNDAMENTOS .............................................................................................. 204

2 LA ESTRUCTURA DE APOYO........................................................................ 206

3 INTRODUCCIÓN A LA SUPERESTRUCTURA .............................................. 208

4 PUENTES DE ACERO..................................................................................... 210

4.1 Aspectos generales ............................................................................... 210

4.2 Sistemas de tablero ............................................................................... 211

5 PUENTES DE VIGAS ARMADAS ................................................................... 215

6 PUENTES DE VIGAS DE CELOSÍA ............................................................... 217

7 PUENTES DE VIGAS CAJÓN......................................................................... 219

8 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 223

9 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 223

VI

Lección 2.6.2: Introducción al Proyecto de Puentes de Acero y Mixtos: Parte 2

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 228

2 PASARELAS PEATONALES........................................................................... 229

3 PUENTES MÓVILES........................................................................................ 231

3.1 Generalidades......................................................................................... 231

3.2 Puentes basculantes.............................................................................. 231

3.3 Puentes giratorios.................................................................................. 232

3.4 Puentes levadizos .................................................................................. 233

3.5 Otros tipos de puentes móviles............................................................ 234

4 PUENTES DE SERVICIOS .............................................................................. 235

5 GUÍA PARA EL DISEÑO INICIAL ................................................................... 237

5.1 Selección de la forma del puente ......................................................... 237

5.2 Selección de la luz ................................................................................. 239

6 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 240

7 LECTURAS ADICIONALES ............................................................................ 241

Lección 2.7.1: Introducción al Diseño de Edificios de Varias Plantas: Parte 1 ............................................... 243

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 246

2 EL ESQUEMA ESTRUCTURAL ...................................................................... 247

3 PILARES....... ................................................................................................... 248

4 VIGAS............................................................................................................... 250

5 ESTRUCTURAS DE FORJADO ...................................................................... 252

6 ARRIOSTRAMIENTO....................................................................................... 254

7 SISTEMAS ESTRUCTURALES....................................................................... 256

8 REQUISITOS DEL DISEÑO............................................................................. 259

9 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 262


Lección 2.7.2: Introducción al Diseño de Edificios de Varias Plantas: Parte 2 ............................................... 263

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 266

VII

ÍNDICE

2 DE LOS EDIFICIOS DE VARIAS PLANTAS A LOS RASCACIELOS............ 267

3 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS EDIFICIOS DE ACERO DE POCA ALTURA.......................................................................................... 270

4 SISTEMAS ESTRUCTURALES PARA EDIFICIOS DE GRAN ALTURA ....... 272

5 MODELOS DE CÁLCULO............................................................................... 277

5.1 Hipótesis básicas ................................................................................... 277

5.2 Estructura articulada ............................................................................. 278

5.3 El arriostramiento de viga de celosía .................................................. 279

6 REQUISITOS SÍSMICOS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO................... 283

7 COMPORTAMIENTO CON CARGAS HORIZONTALES................................. 284

8 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 287

9 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 287


Lección 2.8: Aprender de los errores ..................................................... 289

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 292

2 ANÁLISIS DE ALGUNOS ERRORES ESTRUCTURALES ............................ 293

2.1 Generalidades......................................................................................... 293

2.2 La relación contractual.......................................................................... 293

2.3 Colapsos estructurales.......................................................................... 294

2.3.1 Puentes de viga cajón ............................................................... 294

2.3.2 Puentes de vigas armadas ........................................................ 297

2.3.3 Estructuras de láminas.............................................................. 301

2.3.4 Edificios....................................................................................... 303

3 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 307


DIAPOSITIVAS COMPLEMENTARIAS ........................................................... 309

VIII

ÍNDICE DEL TOMO 3

METALURGIA APLICADA

Lección 3.1: Características de las Aleaciones de Hierro y Carbono. 1

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 4

1.1 ¿Por qué es importante la metalurgia para el ingeniero civil y de la construcción metálica............................................................... 4

1.2 Contenido de las lecciones del grupo 3 .............................................. 4

2 ESTRUCTURA Y COMPONENTES DEL ACERO .......................................... 5

2.1 Introducción............................................................................................ 5

2.2 Componentes del acero......................................................................... 5

2.3 La estructura cristalina.......................................................................... 7

3 FASES DE HIERRO Y CARBONO.................................................................. 9

3.1 Influencia de la temperatura sobre la estructura cristalina............... 9

3.2 Solución de carbono en cristales cmc y ccc ...................................... 9

3.3 Nomenclatura.......................................................................................... 10

3.4 El diagrama hierro y carbono ............................................................... 11

4 RITMO DE ENFRIAMIENTO............................................................................ 13

4.1 Índice de enfriamiento durante la transformación de austenita en ferrita y tamaño de grano................................................................. 13

4.2 Aceros de enfriamiento lento................................................................ 13

4.2.1 Influencia del carbono sobre la microestructura.................... 13

4.2.2 La necesidad de controlar el tamaño de grano ...................... 15

4.2.3 Control del tamaño de grano mediante normalización .......... 16

4.2.4 Cambios estructurales unidos a la laminación en caliente de aceros................................................................. 16

4.3 Aceros de enfriamiento rápido ............................................................. 18

4.3.1 Formación de martensita y bainita........................................... 18

I

ÍNDICE

4.3.2 Martensita en estructuras soldadas......................................... 19

4.3.3 Bonificación................................................................................ 20

4.3.4 Control de la formación de martensita .................................... 21

5 INCLUSIONES ................................................................................................. 23

5.1 Azufre, fósforo y otras impurezas ........................................................ 23

5.2 Manganeso en aceros para estructuras .............................................. 24

6 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 26

7 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 26


Lección 3.2: Procesos de Fabricación y Conformado.......................... 27

1 TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN DEL ACERO............................................ 30

1.1 Introducción............................................................................................ 30

1.2 Fabricación del acero ............................................................................ 31

1.2.1 El método del convertidor básico de oxígeno de horno alto 31

1.2.2 El método del horno de arco eléctrico (figura 4) .................... 33

1.3 Fabricación de acero en cuchara (afino) ............................................. 34

1.3.1 Aspectos generales ................................................................... 34

1.3.2 Proceso de fabricación de acero en cuchara: desoxidación y afino (figura 5) ......................................................................... 35

1.4 Colada y solidificación .......................................................................... 36

1.4.1 Aspectos generales ................................................................... 36

1.4.2 Tecnologías de colada............................................................... 36

1.4.2.1 Colada en lingotera (figura 6) ...................................... 36

1.4.2.2 Colada contínua (figura 7)............................................ 37

2 TECNOLOGÍA DE CONFORMADO Y TRATAMIENTOS TÉRMICOS............ 39

2.1 Introducción............................................................................................ 39

2.2 Laminado en caliente............................................................................. 39

2.2.1 Descripción de la operación de laminado ............................... 39

2.2.2 Laminación primaria .................................................................. 40

2.2.3 Laminación de acabado............................................................. 41

2.2.4 Procesos de laminado en caliente ........................................... 43

II

3 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 47


Lección 3.3.1: Introducción a las Propiedades Físicas de los Aceros ................................................................... 49

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 52

1.1 Naturaleza de los metales ..................................................................... 52

1.2 Propiedades sensibles e insensibles a la estructura......................... 52

2 RESISTENCIA.................................................................................................. 53

2.1 Dislocaciones y deformación plástica ................................................. 53

2.2 Diagrama tensión-deformación para probetas de tensión simple.... 54

2.3 Respuesta multiaxial.............................................................................. 57

2.3.1 Coeficiente de Poisson.............................................................. 57

2.3.2 Estados de tensiones multiaxiales y su influenciasobre la fluencia ......................................................................... 58

2.3.3 Endurecimiento por deformación en frío bajo tensiones multiaxiales ................................................................................. 58

2.4 Influencia de la temperatura y del grado de deformación................. 58

2.4.1 Temperatura ................................................................................ 59

2.4.2 Grado de deformación ............................................................... 59

2.5 Medios de incremento de la resistencia .............................................. 60

2.6 Dureza ..................................................................................................... 62

3 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 63


APÉNDICE ............................................................................................................ 65

Lección 3.3.2: Propiedades Mecánicas de los Aceros ......................... 69

1 TENACIDAD ..................................................................................................... 72

1.1 Tipos de rotura ....................................................................................... 72

1.2 Influencia de la temperatura, la velocidad de carga, la multiaxialidad y la geometría............................................................ 73

1.3 Ensayo de flexión por choque sobre probeta entallada .................... 74

III

ÍNDICE

1.4 Tenacidad a la rotura ............................................................................. 75

1.5 Adecuación al uso destinado ............................................................... 78

1.5.1 Ensayo de placa ancha.............................................................. 78

1.5.2 Conceptos de mecánica de rotura ........................................... 79

2 COMBINACIÓN ÓPTIMA DE RESISTENCIA Y TENACIDAD........................ 82

3 PROPIEDADES DE FATIGA............................................................................ 84

3.1 Fatiga de inicio controlado ................................................................... 84

3.1.1 Ensayo......................................................................................... 84

3.1.2 Daño por fatiga ........................................................................... 85

3.1.3 Influencia de diversos parámetros ........................................... 85

3.1.4 Límite de fatiga en condiciones de servicio reales ................ 86

3.1.5 Predicción del daño acumulativo ............................................. 86

3.2 Fatiga de propagación controlada........................................................ 86

4 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 88


APÉNDICE ............................................................................................................ 89

Lección 3.4: Calidades y Tipos de acero ............................................... 93

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 96

2 DEFINICIÓN DE ACERO ................................................................................. 97

3 CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE ACERO ............................................... 98

3.1 Clasificación según la composición química ..................................... 98

3.2 Clasificación según clases de calidad................................................. 98

4 NORMAS DE CALIDAD DESTINADAS A ACEROS PARA ESTRUCTURAS.................................................................................... 99

4.1 Consideraciones generales .................................................................. 99

4.2 Puntos principales ................................................................................. 99

4.2.1 Proceso de fabricación del acero............................................. 99

4.2.2 Estados de suministro............................................................... 99

4.2.3 Composición química ................................................................ 100

4.2.4 Propiedades mecánicas ............................................................ 100

4.2.4.1 Propiedades de tracción .............................................. 100

4.2.4.2 Propiedades de resiliencia (ensayo de choque)........ 100

4.2.4.3 Dirección de la toma de muestras............................... 100

IV

4.2.5 Propiedades tecnológicas ......................................................... 100

4.2.5.1 Soldabilidad................................................................... 101

4.2.5.2 Conformabilidad............................................................ 101

4.2.6 Acabado superficial ................................................................... 102

4.2.7 Inspección y ensayo .................................................................. 102

4.2.8 Marcado....................................................................................... 102

5 TIPOS DE ACERO PARA ESTRUCTURAS.................................................... 103

5.1 Productos laminados en caliente de aceros no aleados para aplicaciones estructurales generales conforme a EN 10 025 [4] . 103

5.1.1 Descripción general ................................................................... 103

5.1.2 Designación de los aceros........................................................ 103

5.1.3 Tipos de acero ............................................................................ 103

5.2 Productos laminados en caliente de aceros soldablesde grano fino conforme a EN 10 113 [5] .............................................. 104


5.2.2 Estados de entrega .................................................................... 104

5.2.3 Clasificación de calidades......................................................... 104

5.2.4 Designación ................................................................................ 105

5.2.5 Calidades y tipos de acero........................................................ 105

5.3 Aceros para estructuras destinados a aplicaciones en plataformas petrolíferas ................................................................... 105

5.4 Tipos de acero con propiedades frente al desgarro laminar ............ 107


5.4.2 Calidades con propiedades frente al desgarro laminar ......... 107

5.5 Acero resistente a la corrosión atmosférica conforme a EN 10 155 [6] ...................................................................... 108


5.5.2 Resistencia a la corrosión......................................................... 108

5.5.3 Tipos de acero ............................................................................ 109

5.5.4 Soldadura.................................................................................... 110

5.6 Tipos de acero para galvanización por inmersión en caliente.......... 110

6 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 111

7 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 111

APÉNDICE 1: Calidades y tipos de acero ......................................................... 113

APÉNDICE 2: Definición y clasificación de los tipos de acero conforme a EN 10 020................................................................................... 117

V

ÍNDICE

APÉNDICE 3: Definiciones relativas al tratamiento termomecánico del acero ....................................................................................... 121

APÉNDICE 4: Comparación de la composición química (análisis sobre colada) de tipos de acero para estructuras, suponiendo un límite elástico de 355N/mm2.................................................. 125

Lección 3.5: Selección de la calidad del acero ..................................... 129

1 INTRODUCCIÓN............................................................................................. 132

2 EL FENÓMENO DE LA FRACTURA FRÁGIL ............................................... 133

3 CONCEPTOS DE MECÁNICA DE ROTURA Y PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO .................................................................................................... 135

4 METODOLOGÍA PARA LA SELECCIÓN DEL ACERO................................. 138

4.1 El método francés .................................................................................. 138

4.2 El método británico................................................................................ 139

4.3 El método belga ..................................................................................... 139

5 METODOLOGÍA ADOPTADA EN EUROCÓDIGO 3...................................... 141

6 ACTUAL CATEGORÍA DE LAS REGLAS DEL EUROCÓDIGO 3 ................ 143

7 COMPARACIÓN DE LAS ESPECIFICACIONES DERIVADAS DE DIVERSOS MÉTODOS............................................................................. 144

8 DEBATE .......................................................................................................... 148

9 COMENTARIO DE LAS ACTUALES REGLAS DEL EUROCÓDIGO 3 ........ 149

10 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 150

11 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 151

TABLAS................................................................................................................. 152

Lección 3.6: Soldabilidad de los Aceros para Estructuras .................. 177

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 180

1.1 Breve descripción del proceso de soldadura ..................................... 180

1.2 Principales procesos de soldadura...................................................... 180

1.3 Diseño y preparación de la unión soldada.......................................... 181

1.4 Efectos del ciclo térmico de la soldadura sobre la microestructura.... 183

1.5 Tensiones residuales y distorsión de soldadura................................ 184

1.6 Atenuación de tensiones residuales.................................................... 185

VI

2 SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS PARA ESTRUCTURAS......................... 186

2.1 Introducción............................................................................................ 186

2.2 Fisuración por solidificación del metal de aportación....................... 186

2.3 Fisuración de la zona afectada por el calor (HAZ) ............................. 187

2.3.1 Fisuración por licuación (fusión líquida, “quemado”) ........... 187

2.3.2 Fisuración inducida por hidrógeno.......................................... 188

2.4 Desgarro laminar.................................................................................... 191

2.5 Fisuración por recalentamiento............................................................ 192

3 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 194

4 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 194


VII

ÍNDICE

ÍNDICE DEL TOMO 4

CONSTRUCCIÓN

Lección 4.1.1: Fabricación general de estructuras de acero I ............. 1

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 4

2 TIPOS DE CONTRATO Y ORGANIZACIÓN ................................................... 5

2.1 General .................................................................................................... 5

2.2 Procedimientos contractuales .............................................................. 5

2.3 Plan.......................................................................................................... 5

2.4 Delineación ............................................................................................. 5

3 PROCEDIMIENTOS DE FABRICACIÓN ......................................................... 7

3.1 Organización del taller........................................................................... 7

3.2 Manipulación y preparación de materiales ......................................... 8

3.3 Plantillas y marcaje................................................................................ 8

3.4 Líneas de corte y perfiles laminados................................................... 8

3.5 Taladrado y líneas de vigas................................................................... 9

3.6 Cizallas, Guillotinas y Punzonado........................................................ 10

3.7 Oxicorte de chapa .................................................................................. 10

3.8 Prensado y conformado ........................................................................ 11

3.9 Métodos de soldeo................................................................................. 11

3.10 Plan de soldeo y control de la distorsión............................................ 12

3.11 Misión del ingeniero soldador .............................................................. 12

3.12 Producción en serie de vigas armadas ............................................... 13

3.13 Operaciones de mecanizado................................................................. 13

3.14 Tolerancias de fabricación .................................................................... 13

3.15 Premontaje en el taller........................................................................... 14

3.16 Inspección y Control de Calidad .......................................................... 14

I

ÍNDICE

4 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 15


Lección 4.1.2: Fabricación general de Estructuras de Acero II ........... 17

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 20

2 FACTORES ECONÓMICOS............................................................................. 21

2.1 Material.................................................................................................... 21

2.2 Fabricación ............................................................................................. 22

2.3 Protección de las estructuras de acero............................................... 23

2.4 Transporte............................................................................................... 23

2.5 Factores comerciales............................................................................. 24

3 EJEMPLOS DE CÓMO SE MEJORA EL PROYECTO ................................... 25

4 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 27


Lección 4.2.1: Montaje I ........................................................................... 29

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 32

2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA .......................................................................... 33

3 ORGANIZACIÓN DE LA OBRA ...................................................................... 34

3.1 Tareas principales en la obra................................................................ 34

3.2 Estimación de necesidades .................................................................. 34

3.3 Instalaciones básicas y condiciones de la obra................................. 34

3.4 Mano de obra directa ............................................................................. 35

3.5 Grúas, herramientas y otros equipos .................................................. 35

4 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 36


Lección 4.2.2: MONTAJE II ....................................................................... 37

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 40

2 PROCEDIMIENTOS DE MONTAJE................................................................. 41

II

2.1 Recepción, descarga y manipulación del material de construcción.... 41

2.2 Cimientos y placas de asiento (nivelado, medición, etc.) ................. 42

2.3 Armado y montaje.................................................................................. 42

2.4 Uniones atornilladas en la obra............................................................ 43

2.4.1 Tornillos ordinarios .................................................................... 44

2.4.2 Tornillos de alta resistencia (HSFG)......................................... 44

2.4.2.1 Método de torsión regulada ......................................... 44

2.4.2.2 Método de giro parcial.................................................. 44

2.4.2.3 Indicadores de carga .................................................... 45

2.4.2.4 Colocación..................................................................... 45

3 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 46


Lección 4.2.3: Montaje III ......................................................................... 47

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 50

2 UNIONES SOLDADAS EN OBRA................................................................... 51

3 CONTROL DE CALIDAD................................................................................. 52

3.1 Manual de garantía de calidad.............................................................. 52

3.2 Programa de control de calidad ........................................................... 52

3.3 Programa de inspección........................................................................ 52

4 SEGURIDAD EN EL MONTAJE ...................................................................... 53

5 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 54


Lección 4.3: Principios de soldadura ..................................................... 55

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 58

2 TIPOS DE UNIÓN ............................................................................................ 59

3 MÉTODOS PARA HACER UNA UNIÓN SOLDADA....................................... 60

4 ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LAS SOLDADURAS.......................... 62

5 PREPARACIÓN DE BORDES PARA SOLDADURA A TOPE........................ 64

III

ÍNDICE

6 PROCEDIMIENTO DE SOLDEO ..................................................................... 66

6.1 Corriente ................................................................................................. 66

6.2 Posición de la soldadura....................................................................... 66

6.3 Medio ambiente ...................................................................................... 66

7 RETRACCIÓN .................................................................................................. 67

8 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 68


Lección 4.4: Procesos de soldadura ...................................................... 69

1 INTRODUCCIÓN-FUENTES DE CALOR Y MÉTODOS DE COBERTURA...... 72

2 SOLDEO MANUAL DE METALES AL ARCO................................................. 73

3 SOLDEO DE METAL CON GAS NOBLE (MAG) ............................................ 75

4 SOLDEO CON ARCO SUMERGIDO (SAW) ................................................... 77

5 SOLDADURA DE CONECTORES................................................................... 78

6 ELECCIÓN DEL PROCESO ............................................................................ 79

7 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 80


Lección 4.5: Fabricación y montaje de edificios ................................... 81

1 INTRODUCCIÓN-FABRICACIÓN .................................................................... 84

2 ESTRUCTURA DEL COSTE ........................................................................... 85

3 RED DE PRODUCCIÓN................................................................................... 86

3.1 Producción primaria y secundaria ....................................................... 86

3.2 Organización del taller-Preparación del material................................ 86

3.3 Organización del taller-Montaje y acabado ......................................... 87

4 PROYECTO/ECONOMÍA DE LOS DETALLES ............................................... 89

5 GENERALIDADES-MONTAJE ........................................................................ 91

5.1 Planificación de la obra......................................................................... 91

5.2 Organización de la obra ........................................................................ 91

5.3 Comienzo ................................................................................................ 91

5.4 Operaciones............................................................................................ 92

IV

5.5 Edificios de una planta .......................................................................... 92

5.6 Edificios de varias plantas .................................................................... 93

5.7 Tiempo..................................................................................................... 94

5.8 Seguridad................................................................................................ 95

6 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 96


Lección 4.6: Inspección/Garantía de Calidad ........................................ 97

1 INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES................................................................ 100

2 OBJETIVOS...................................................................................................... 102

3 MÁRGENES DE SEGURIDAD ........................................................................ 103

3.1 Variaciones del proceso ........................................................................ 103

3.2 Grandes errores ..................................................................................... 103

4 RESPONSABILIDADES .................................................................................. 104

4.1 Intervención ............................................................................................ 104

4.2 Evolución mediante la experiencia ...................................................... 104

4.3 Causas de los fallos y su prevención.................................................. 104

4.4 Programación ......................................................................................... 105

4.5 Especialización....................................................................................... 105

4.6 Registros................................................................................................. 105

5 TIPOS PRINCIPALES DE INSPECCIÓN......................................................... 106

5.1 Proyecto .................................................................................................. 106

5.2 Fabricación ............................................................................................. 106

6 FASES DE LA INSPECCIÓN........................................................................... 107

7 MÉTODOS DE INSPECCIÓN, PROPÓSITO Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN............................................................................................. 108

7.1 Identificación .......................................................................................... 108

7.2 Análisis químico..................................................................................... 108

7.3 Ensayos mecánicos ............................................................................... 109

7.4 Análisis dimensional.............................................................................. 109

8 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 111


V

ÍNDICE

Problema resuelto Nº: 4.1 (i) y (ii): Garantía de Calidad/Control de Calidad y Sistemas de Garantía de Calidad ........................................................... 113

1 GARANTÍA DE CALIDAD/CONTROL DE CALIDAD...................................... 116

1.1 Propósito................................................................................................. 117

1.2 Definiciones ............................................................................................ 117

1.3 Responsabilidades................................................................................. 117

1.4 Descripción............................................................................................. 117

1.4.1 Sistemas de garantía de calidad............................................... 117

1.4.2 Manual de garantía de calidad .................................................. 117

1.4.3 Procedimientos........................................................................... 118

1.4.4 Subcontratistas y proveedores................................................. 118

1.4.5 Auditorías de calidad ................................................................. 118

1.4.6 Plan de calidad ........................................................................... 118

1.4.7 Sistema de garantía de calidad mediante análisis por parte de la dirección ........................................................... 119

1.5 Referencias ............................................................................................. 119

2 SISTEMA DE GARANTÍA DE CALIDAD......................................................... 120

2.1 Introducción............................................................................................ 121

2.2 Bases del sistema de calidad ............................................................... 121

2.3 Programa de garantía de calidad.......................................................... 121

2.4 Manual de garantía de calidad.............................................................. 121

2.5 Procedimientos de Tabajo Generales .................................................. 121

2.6 Plan de calidad ....................................................................................... 122

2.7 Procedimientos de Proyecto Específicos............................................ 122

2.8 Definiciones ............................................................................................ 122

2.9 Referencias ............................................................................................. 123

2.10 Matriz de referencia de la ISO 9001...................................................... 124

2.11 Muestra del desglose de los Procedimientos de Trabajo Generales ... 125


VI

ÍNDICE DEL TOMO 5

PROTECCIÓN: CORROSIÓN

Lección 5.1: Corrosión General .............................................................. 1

1 CORROSIÓN.................................................................................................... 4

1.1 Corrosión seca ....................................................................................... 4

1.2 Corrosión húmeda ................................................................................. 4

1.3 ¿Por qué proteger el acero? ................................................................. 5

2 PROTECCIÓN DE LOS ACEROS PARA ESTRUCTURAS ............................ 8

2.1 Influencia del entorno y de las condiciones de la superficie............ 8

2.2 ¿Proteger con qué? ............................................................................... 8

2.3 Preparación de la superficie ................................................................. 8

2.4 Protección catódica ............................................................................... 10

2.5 Acero inoxidable..................................................................................... 10

2.6 Aceros resistentes a la corrosión atmosférica ................................... 11

3 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 12

4 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 12


APÉNDICE 1: Características de los revestimientosde pintura y metálicos.................................................................. 15

Lección 5.2: Factores que Gobiernan la Protección del Acero ........... 19

1 ESPERANZA DE VIDA .................................................................................... 22

1.1 Tiempo probable transcurrido hasta el primer mantenimiento......... 22

1.2 Vida entre distintos mantenimientos ................................................... 22

1.3 Estimación de la exigencia de vida...................................................... 22

I

ÍNDICE

2 PROYECTO ...................................................................................................... 24

2.1 Proyecto acorde con los sistemas de protección .............................. 24

2.2 Dónde aplicar la protección .................................................................. 25

2.3 Zonas especiales.................................................................................... 25

3 PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE ............................................................. 26

3.1 Desengrasado......................................................................................... 26

3.2 Eliminación de cascarilla y herrumbre ................................................ 26

3.3 Limpieza por chorro............................................................................... 26

3.4 Norma sobre la limpieza por chorro .................................................... 27

3.5 Rugosidad superficial ............................................................................ 27

3.6 Bordes cortados con soplete................................................................ 28

3.7 Otros métodos de preparación de la superficie ................................. 28

4 REVESTIMIENTOS SUPERFICIALES ............................................................ 29

4.1 Sistemas de pintado .............................................................................. 29

4.2 Revestimientos metálicos ..................................................................... 30

4.3 Metalización ............................................................................................ 31

4.4 Sistemas metálicos y de pintura .......................................................... 32

5 MANTENIMIENTO DE ESTRUCTURAS E INSTALACIONES........................ 33

6 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 37

7 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 37


APÉNDICE 1: Factores que influyen en la eleccióndel sistema de revestimiento....................................................... 39

APÉNDICE 2: Tipos de pintura............................................................................ 43

TABLAS................................................................................................................. 49

Lección 5.3: Protección Práctica contra la Corrosión de Edificios..... 67

1 PROYECTO PRÁCTICO .................................................................................. 70

2 TRATAMIENTOS DE LAS CONEXIONES....................................................... 71

3 TRATAMIENTO DE LAS SOLDADURAS........................................................ 72

4 ENTORNOS EXTERNOS Y EXTERIORES DE EDIFICIOS............................ 73

5 ENTORNOS EN EL INTERIOR DE EDIFICIOS .............................................. 74

5.1 Estructura de acero oculta.................................................................... 74

5.2 Estructura de acero en muros perimétricos........................................ 74

II

6 CASOS ESPECIALES ..................................................................................... 76

6.1 Acero en hormigón ................................................................................ 76

6.2 Secciones huecas .................................................................................. 76

6.3 Revestimiento......................................................................................... 76

7 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 78

8 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 78

APÉNDICE 1: Exigencias del Eurocódigo 3...................................................... 79

APÉNDICE 2 ......................................................................................................... 83

2.1 Superficies de contacto en las uniones atornilladasde resistencia por fricción .................................................................... 85

2.2 Medios de unión..................................................................................... 85

2.3 Medios de unión con revestimiento metálico ..................................... 86

2.4 Conexiones atornilladas distintas a los pernos de gran apriete por fricción................................................................... 86

2.5 Aseguramiento del rendimiento satisfactorio de los medios de unión ......................................................................... 86

Lección 5.4: Protección contra la Corrosión de Puentes..................... 89

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 92

2 CONDICIONES DE EXPOSICIÓN ................................................................... 93

2.1 Entornos.................................................................................................. 93

2.2 Factores que influyen en la corrosión ................................................. 93

2.3 Diversas zonas ....................................................................................... 94

3 SISTEMAS DE PROTECCIÓN......................................................................... 95

3.1 Sistemas de revestimiento para puentes ............................................ 95

3.2 Revestimientos metálicos (ver lección 5.2)......................................... 95

3.3 Acero inoxidable..................................................................................... 95

3.4 Acero resistente a la corrosión atmosférica ....................................... 95

3.5 Secciones cerradas................................................................................ 96

4 PROTECCIÓN DE DIVERSOS ELEMENTOS ................................................. 97

4.1 Estructuras bajo carga .......................................................................... 97

4.2 Cables y aparatos .................................................................................. 97

4.3 Elementos secundarios ......................................................................... 97

III

ÍNDICE

5 PROYECTO ...................................................................................................... 98

6 MANTENIMIENTO............................................................................................ 98

7 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 99


Lección 5.5: Corrosión en Plataformas Petrolíferas y Tablestacas..... 101

1 PLATAFORMAS PETROLÍFERAS .................................................................. 104

2 TABLESTACADO............................................................................................. 107

3 CORROSIÓN EN SUELOS.............................................................................. 109

4 MÉTODOS DE CONTROL DE LA CORROSIÓN ELÉCTRICOS ................... 110

5 ORGANISMOS AERÓBICOS Y ANAERÓBICOS .......................................... 112

6 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 113



IV

ÍNDICE DEL TOMO 6

PROTECCIÓN: INCENDIO

Lección 6.1: Introducción a la Seguridad ante el incendio .................. 1

1 APROXIMACIÓN GLOBAL A LA SEGURIDADFRENTE A UN INCENDIO............................................................................... 4

1.1 Pérdidas debidas a los incendios ........................................................ 4

1.2 El riesgo de incendio............................................................................. 5

1.3 Objetivos de la seguridad frente a los incendios ............................... 6

1.4 Distintos enfoques para la seguridad ante un incendio .................... 7

1.4.1 Enfoque estructural para la seguridad en un incendio.......... 8

1.4.2 Enfoque de vigilancia ................................................................ 9

1.4.3 Enfoque de extinción ................................................................. 10

1.5 Efectividad económica .......................................................................... 10

2 REVISIÓN DE LOS MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA ESTRUCTURAL DURANTE UN INCENDIO DE LOS ELEMENTOS CARGADOS ................... 12

2.1 Requerimientos de resistencia frente al incendio actuales:Método de Evaluación 1 ........................................................................ 12

2.2 Requerimientos de resistencia basados en la T- equivalente = Método de Evaluación 2 ............................................ 13

2.3 Métodos de cálculo basados enincendios reales = Método de Evaluación 3........................................ 14

2.3.1 Introducción................................................................................ 14

2.3.2 Incendios compartimentados = Métodos de Evaluación 3a .. 15

2.3.3 Modelos de incendio = Método de Evaluación 3b .................. 15

2.4 Algunas reflexiones sobre los requerimientos de resistenciadurante un incendio cuando se usan medidas de protección activas............................................................................. 16

3 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 18

I

ÍNDICE

4 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 18


Lección 6.2: Principios de Análisis Termodinámico............................. 21

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 24

2 ECUACIÓN DE TRANSFERENCIA DE CALOR ............................................. 26

3 CALENTAMIENTO DE SECCIONES DE ACERO........................................... 27

4 RESPUESTA TÉRMICA DE ELEMENTOS MIXTOS DE ACERO Y HORMIGÓN .................................................................................................. 31

4.1 Introducción............................................................................................ 31

4.2 Respuesta térmica de pilares mixtos................................................... 31

4.3 Respuesta térmica de forjados mixtos ................................................ 32

5 RESUMEN FINAL ............................................................................................ 34

6 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 34


Lección 6.3: Principios de Análisis Estructural .................................... 35

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 38

2 CARGA APLICADA ......................................................................................... 39

3. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD RESISTENTE DURANTE UN INCENDIO .................................................................................................. 40

4 CAPACIDAD RESISTENTE DE LOS ELEMNTOS ESTRUCTURALES......... 41

4.1 Elementos sometidos a tracción.......................................................... 41

4.2 Pilares...................................................................................................... 41

4.3 Vigas........................................................................................................ 42

4.3.1 Vigas simplemente soportadas ................................................ 42

4.3.2 Viga contínua.............................................................................. 42

4.4 Viga pilar ................................................................................................. 43

4.5 Parámetros principales.......................................................................... 43

4.6 Elementos de acero con una distribución de temperaturas no uniforme............................................................................................. 43

II

5 CAPACIDAD RESISTENTE DE ELEMENTOS MIXTOS................................ 45

5.1 Viga mixta ............................................................................................... 45

5.2 Forjados mixtos...................................................................................... 46

5.3 Pilares mixtos ......................................................................................... 46

6 CONEXIÓN ENTRE ELEMENTOS................................................................. 48

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 49

8 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 49

9 BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL.......................................................................... 49

Lección 6.4: Métodos Prácticos de Alcanzar la Resistencia al Incendio ........................................................................... 51

1 INTRODUCCIÓN............................................................................................. 54

2 ESTRUCTURAS NO PROTEGIDAS............................................................... 56

3 ESTRUCTURAS DE ACERO PROTEGIDAS ................................................. 57

4 CONSTRUCCIÓN MIXTA................................................................................ 61

5 SECCIONES DE ACERO PARCIALMENTE EXPUESTAS............................ 63

6 PROTECCIÓN MEDIANTE PANTALLAS....................................................... 64

7 ESTRUCTURA EXTERIOR............................................................................. 65

8 REFRIGERACIÓN POR CIRCULACIÓN DE AGUA FRÍA............................. 66

9 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 67

10 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 67


Lección 6.5: Ejemplos de cálculo ........................................................... 69

EJEMPLO 1: TEMPERATURA CRÍTICA DE UN ELEMENTO CARGADO ........ 72

EJEMPLO 2: TEMPERATURA CRÍTICA DE UNA VIGA .................................... 73

EJEMPLO 3: TEMPERATURA CRÍTICA DE UNA COLUMNA........................... 74

EJEMPLO 4: PROTECCIÓN FRENTE AL INCENDIO DE VIGAS DE ACERO..... 75

EJEMPLO 5: MOMENTO RESISTENTE DE UNA VIGA MIXTA......................... 76

EJEMPLO 6: TEMPERATURA EQUIVALENTE DE UN INCENDIO REAL ........ 78

III

ÍNDICE

ÍNDICE DEL TOMO 7

CAD/CAM

Lección 7.1: Introducción al Papel del Acero en la Construcción en Europa ............................................................................ 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 4

2 EL SOPORTE INFORMÁTICO ...................................................................... 6

3 IMPRESORAS Y PLOTTERS (TRAZADORES GRÁFICOS) ....................... 8

4 ENTRADA/SALIDA Y ALMACENAMIENTO DE DATOS .............................. 10

5 COMUNICACIONES ...................................................................................... 11

6 EL INTERFAZ DEL USUARIO ....................................................................... 12

7 PROGRAMACIÓN DE LOS ORDENADORES ............................................. 14

8 ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DEL SOFTWARE ........................... 15

9 DISEÑO ASISTIDO POR ORDENADOR (C.A.D.): DELINEACIÓN EN DOS DIMENSIONES ................................................................................ 17

10 MODELO ESTRUCTURAL TRIDIMENSIONAL ............................................ 19

11 CONTROL NUMÉRICO EN LA FABRICACIÓN ........................................... 24

12 EL FUTURO ................................................................................................... 25

13 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 27

Lección 7.2: Futuro desarrollo de los sistemas de información en la construcción en acero ............................................. 29

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 32

2 EL INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN EN EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN ..................................................................................... 33

2.1 El intercambio de información: situación actual ............................... 33

2.2 El intercambio de información: el futuro ............................................ 34

I

ÍNDICE

3. UN ESUQEMA PARA CAMBIAR ................................................................... 37

3.1 El Modelo de Producto ......................................................................... 37

3.2 Intercambio de información entre los programas informáticos ....... 38

3.2.1 Introducción ............................................................................... 38

3.2.2 Formatos “neutros” de intercambio de ficheros de gráficos ... 38

3.3 Gestión de los sistemas de información (MIS-Management Information System) .............................................................................. 40

4 INSTALACIÓN ................................................................................................. 43

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 44

6 REFERENCIAS ............................................................................................... 45

II

ÍNDICE DEL TOMO 8

ESTABILIDAD APLICADA

Lección 8.1: Definición de Equilibrio Elástico estable e Inestable .... 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 ESTADOS DE EQUILIBRIO ESTABLES E INESTABLES ............................. 5

3. ENERGÍA POTENCIAL MÍNIMA .................................................................... 6

4 PANDEO BIFURCADO ................................................................................... 7

5 COMPORTAMIENTO POSTCRÍTICO DE LOS SISTEMAS PERFECTOS E IMPERFECTOS ........................................................................................... 9

6 PUNTO LÍMITE DE PANDEO ......................................................................... 11

7 COINCIDENCIA DE VARIOS MODOS DE INESTABILIDAD ......................... 12

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 13

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 13

Lección 8.2: Criterios generales de Estabilidad Elástica .................... 15

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 19

2 GENERALIDADES .......................................................................................... 19

3. PRINCIPIO DE LOS TRABAJOS VIRTUALES .............................................. 21

4 PRINCIPIO DEL VALOR ESTACIONARIO DE LA ENERGÍA POTENCIAL ..... 23

5 ESTABILIDAD DEL EQUILIBRIO ................................................................... 24

6 EQUILIBRIO NEUTRO-CARGAS CRÍTICAS ................................................. 26

7 EJEMPLOS BÁSICOS .................................................................................... 27

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 32

9 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 32

I

ÍNDICE

Lección 8.3: Modelos de Inestabilidad Elástica ................................... 33

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 36

2 PANDEO FLEXURAL DE COLUMNAS .......................................................... 38

3. PANDEO LATERAL ........................................................................................ 41

4 PANDEO DE PLACAS .................................................................................... 43

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 45

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 45

Problema resuelto 8.2: Métodos de Energía ......................................... 47

CONTENIDO ........................................................................................................ 49

SOLUCIÓN ........................................................................................................... 50

Lección 8.4: Métodos Generales para la Determinación de Cargas Críticas ............................................................. 53

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 56

2 MÉTODOS ENERGÉTICOS GENERALES APLICABLES A SISTEMAS ELÁSTICOS ................................................................................................... 57

3 COEFICIENTE DE RAYLEIGH ...................................................................... 58

4 EL MÉTODO DE RAYLEIGH-RITZ ................................................................ 59

5 EL MÉTODO DE GALERKIN ........................................................................ 60

6 MÉTODOS NUMÉRICOS ............................................................................... 61

7 ALGUNAS EXPRESIONES TÍPICAS DE LA ENERGÍA DE DEFORMACIÓN 62

8 EJEMPLO USANDO LOS DIFERENTES MÉTODOS ................................... 63

9 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 67

10 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 67

Lección 8.5: Métodos iterativos para resolver problemas de estabilidad ..................................................................... 69

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 72

2 MÉTODO DE VIANELLO ................................................................................ 73

II

3. REPASO DEL MÉTODO DE NEWMARK ....................................................... 74

3.1 Convenio de signos .............................................................................. 74

3.2 Conceptos .............................................................................................. 74

4 MÉTODO DE VIANELLO-NEWMARK ........................................................... 77

5 CONFIGURACIONES DE EQUILIBRIO ......................................................... 78

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 79

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 79

Problema resuelto 8.3 (i), (ii) y (iii): Aplicación de los métodos Vianello,Newmark y Vianello-Newmark .... 81

EJEMPLO 1: APLICACIÓN DEL MÉTODO DE VIANELLO ............................... 84

EJEMPLO 8.3(II): APLICACIÓN DEL MÉTODO DE NEWMARK ...................... 90

EJEMPLO 8.3(III): APLICACIÓN DEL MÉTODO DE VIANELLO-NEWMARK .... 94

8.3(iii) PROBLEMA 2: PILAR ESCALONADO ................................................... 98

8.3(iii) PROBLEMA 3: PILAR SOMETIDO A CARGA VARIABLE .................... 102

8.3(iii) PROBLEMA 4: VIGA-PILAR .................................................................... 108

Lección 8.6.1: Pandeo de elementos estructurales reales I ................ 113

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 116

2 CONSECUENCIAS DE LA PLASTICIDAD DEL MATERIAL ........................ 117

2.1 Modelo de comportamiento rígido-plástico ideal .............................. 117

2.2 Modelo de comportamiento elasto-plástico ideal ............................. 117

2.3 Curva de resistencia para una barra ideal ......................................... 118

2.4 Consecuencias del comportamiento elasto-plástico del material ... 118

3 RESISTENCIA DE BARRAS REALES .......................................................... 120

3.1 Efecto de las imperfecciones geométricas ........................................ 120

3.1.1 Falta de rectitud ......................................................................... 120

3.1.2 Excentricidad de la carga ......................................................... 123

3.2 Efecto de las tensiones residuales ..................................................... 124

3.3 Influencia combinada de las imperfecciones ..................................... 126

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 128

5 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 128

III

ÍNDICE

Lección 8.6.2: Pandeo de elementos estructurales reales II ............... 129

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 132

2 PANDEO DE PLACAS ................................................................................... 133

3 PANDEO TORSIONAL DE COLUMNAS ....................................................... 139

4 PANDEO FLEXURAL-TORSIONAL .............................................................. 141

5 PANDEO LATERAL-TORSIONAL DE VIGAS .............................................. 143

6 PANDEO DE LÁMINAS ................................................................................. 145

7 MEJORA DE LA RESISTENCIA AL PANDEO ............................................. 147

8 ESTABILIDAD DE PÓRTICOS ....................................................................... 148

9 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 149

10 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 150


IV

ÍNDICE DEL TOMO 9

ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Lección 9.1: Métodos de Análisis de estructuras de acero ................ 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 ANÁLISIS ELÁSTICO GLOBAL ..................................................................... 5

3 ANÁLISIS PLÁSTICO GLOBAL ..................................................................... 9

4 COMENTARIOS ADICIONALES .................................................................... 13

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 14

6 BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL .......................................................................... 14

Lección 9.2: Clasificación de secciones transversales ....................... 15

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 18

2 CONDICIONES PARA LA CLASIFICACIÓN DE SECCIONES TRANSVERSALES ......................................................................................... 19

3 CRITERIOS PARA LA CLASIFICACIÓN DE SECCIONES ........................... 21

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 26

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 26

APÉNDICE I ......................................................................................................... 27

Problema Resuelto 9.1 (i), (ii) y (iii): Clasificación de secciones transversales .............................. 33

PROBLEMA 9.1 (i) DETERMINACIÓN DE LA CLASE DE UNA SECCIÓN SOMETIDA A COMPRESIÓN .............................................. 36

PROBLEMA 9.1 (ii) DETERMINACIÓN DE LA CLASE DE UNA SECCIÓN SOMETIDA A FLEXIÓN ...................................................... 38

I

ÍNDICE

PROBLEMA 9.1 (iii) DETERMINACIÓN DE LA CLASE DE UNA SECCIÓN SOMETIDA A FLEXIÓN Y COMPRESIÓN ....................... 40

Lección 9.3: Pandeo local ....................................................................... 47

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 50

2 DEFINICIÓN DE "ANCHURAS EFECTIVAS" ................................................ 51

3 CÁLCULO DE LAS BARRAS ........................................................................ 52

3.1 Pilares en compresión .......................................................................... 52

3.2 Vigas en flexión ..................................................................................... 53

3.3 Pilares excéntricos ............................................................................... 54

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 55

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 55

Problema Resuelto 9.2: Pandeo local .................................................... 57

1 PROBLEMA .................................................................................................... 59

2 HIPÓTESIS ...................................................................................................... 61

3 PROPIEDADES DE LA SECCIÓN BRUTA .................................................... 62

3.1 Área de la sección Ag ........................................................................... 62

3.2 Posición zg del centroide ..................................................................... 62

3.3 Segundo momento de inercia respecto al eje yy .............................. 62

3.4 Módulos de la sección .......................................................................... 62

4 SECCIÓN EFECTIVA PARA LA COMPRESIÓN AXIAL ............................... 63

4.1 Determinación de la clase de la sección ............................................ 63

4.2 Determinación de las anchuras efectivas .......................................... 63

4.3 Propiedades de la sección ................................................................... 64

5 SECCIÓN EFECTIVA PARA LA FLEXIÓN .................................................... 65

5.1 Determinación de la clase de la sección ............................................ 65

5.2 Determinación de las anchuras efectivas .......................................... 67

5.3 Propiedades de la sección ................................................................... 68

5.3.1 Área de la sección Aeff,M ........................................................ 68

5.3.2 Posición del centroide .............................................................. 68

II

5.3.3 Segundo momento de inercia en el eje yy ............................. 68

5.3.4 Módulo de sección .................................................................... 68

5.4 Posibilidad de seguir mejorando ......................................................... 69

Lección 9.4.1: Elementos sometidos a tracción I ................................ 71

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 74

2 COMPORTAMIENTO DE LAS SECCIONES DE LOS ELEMENTOS EN TRACCIÓN ................................................................................................ 76

2.1 En general .............................................................................................. 76

2.2 Tensiones residuales ............................................................................ 76

2.3 Uniones .................................................................................................. 77

3 ANÁLISIS ........................................................................................................ 79

3.1 Condiciones de rigidez ......................................................................... 79

3.2 Resistencia de la sección .................................................................... 79

3.2.1 Área neta .................................................................................... 80

3.2.2 Resistencia de las secciones netas ........................................ 80

3.2.3 Verificación ................................................................................ 81

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 83

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 83

Problema Resuelto 9.3 (i), (ii) y (iii): Elementos sometidos a tracción I .................................. 85

PROBLEMA 9.3 (i) ............................................................................................... 88

PROBLEMA 9.3 (ii) .............................................................................................. 91

PROBLEMA 9.3 (iii) ............................................................................................. 94

Lección 9.4.2: Elementos sometidos a tracción II ............................... 97

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 100

2 COMPOSICIÓN DE CABLES ......................................................................... 101

3 PROPIEDADES MECÁNICAS ........................................................................ 103

III

ÍNDICE

4 VALORES DE CÁLCULO ............................................................................... 104

5 UNIONES ........................................................................................................ 105

6 COMPORTAMIENTO DEL CABLE ................................................................. 106

7 MÓDULO DE ELASTICIDAD DEBIDO A LA FLECHA ................................. 110

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 111

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 111

Problema Resuelto 9.4 (i), (ii): Elementos sometidos a tracción II .... 113

PROBLEMA 9.4 (i) ............................................................................................... 116

PROBLEMA 9.4 (ii) .............................................................................................. 121

Lección 9.5.1: Pilares I ............................................................................ 127

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 130

2 CLASES PRINCIPALES DE ELEMENTOS DE COMPRESIÓN .................... 131

2.1 Elementos simples con sección uniforme ......................................... 131

2.2 Elementos simples con sección no uniforme .................................... 132

2.3 Pilares compuestos .............................................................................. 132

3 COMPRESIÓN PURA SIN PANDEO .............................................................. 136

3.1 Pilares gruesos y cortos ...................................................................... 136

3.2 Área efectiva .......................................................................................... 136

4 ESTABILIDAD DE PILARES DE ACERO ESBELTOS ................................... 137

4.1 Tensión crítica de Euler ........................................................................ 137

4.2 Pandeo de pilares reales ...................................................................... 137

5 LAS CURVAS DE PANDEO EUROPEAS ...................................................... 141

5.1 Esbeltez de referencia

λ– ....................................................................... 141

5.2 Base de las curvas de pandeo de la ECCS ........................................ 141

5.3 Imperfección inicial de curvatura equivalente ................................... 143

5.4 Pasos del cálculo de elementos en compresión ............................... 145

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 146

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 146

IV

Lección 9.5.2: Pilares II ........................................................................... 147

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 150

2 FORMULACIÓN ANALÍTICA DE LAS CURVAS DE PANDEO EUROPEAS 151

2.1 Deflexión inicial ..................................................................................... 151

2.2 Excentricidad de la carga aplicada ..................................................... 151

2.3 La fórmula de Ayrton-Perry .................................................................. 152

2.4 Factor de imperfección generalizado .................................................. 152

2.5 Formulación europea ............................................................................ 153

3 PANDEO POR TORSIÓN Y FLEXO-TORSIÓN ............................................. 155

3.1 Sección sometida a pandeo por torsión o flexo-torsión .................. 155

3.2 Pandeo por torsión ............................................................................... 156

3.3 Pandeo por flexo-torsión ...................................................................... 156

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 158

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 158

Problema Resuelto 9.5 (i), (ii) y (iii): Cálculo de Pilares ...................... 159

EJEMPLO 9.5 (I) INFLUENCIA DE LA FORMA DE LA SECCIÓN EN EL PESO DEL PILAR ............................................................................... 162

1.1 Consideraciones generales ................................................................. 163

1.2 Pandeo por el eje débil ......................................................................... 164

1.3 Pandeo por el eje fuerte ....................................................................... 166

1.4 Formas de doble simetría .................................................................... 167

1.5 Conclusión ............................................................................................. 168

EJEMPLO 9.5 (II) INFLUENCIA DE LA ESBELTEZ EN LA RESISTENCIA PORTANTE DEL PILAR ................................................................................. 169

EJEMPLO 9.5 (III) INFLUENCIA DE LA LONGITUD DE PANDEO POR EL EJE FUERTE Y EL EJE DÉBIL SOBRE EL CÁLCULO DEL PILAR ..... 174

Lección 9.6: Pilares compuestos ........................................................... 177

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 180

2 EL EFECTO DE LAS DEFORMACIONES CORTANTES EN LA CARGA ELÁSTICA CRÍTICA DEL PILAR ................................................................... 182

V

ÍNDICE

3 EVALUACIÓN DE LA RIGIDEZ AL CIZALLAMIENTO DE LOS PILARES COMPUESTOS ARMADOS A ESCUADRA EN ÁNGULO ............................ 185

3.1 Pilares de celosía .................................................................................. 185

3.2 Pilares compuestos armados a escuadra .......................................... 187

3.3 Comparación cuantitativa .................................................................... 188

4 LAS CARGAS ELÁSTICAS CRÍTICAS DE LOS PILARES COMPUESTOS ............................................................................................... 192

5 CAPACIDAD PORTANTE DE LOS PILARES DE ACERO COMPUESTOS Y LA FILOSOFÍA DE CÁLCULO DEL EUROCÓDIGO 3 .............................. 193

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 197

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 197

Problema Resuelto 9.6: Cálculo de pilares compuestos ..................... 199

PROBLEMA 9.6 CÁLCULO DE PILARES COMPUESTOS ............................... 202

Problema ......................................................................................................... 202

Cálculo de los esfuerzos internos ............................................................... 204

Resistencia al pandeo de los componentes ............................................... 205

Lección 9.7: Longitudes de pandeo ...................................................... 209

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 212

2 LONGITUD EFECTIVA DE PILARES ............................................................. 213

3 PILARES DE PÓRTICOS SIN FLECHA HORIZONTAL ................................ 218

4 PILARES DE PÓRTICOS CON FLECHA HORIZONTAL .............................. 221

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 222

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 222

Problema Resuelto 9.7 (i), (ii) y (iii): Longitudes efectivas .................. 223

PROBLEMA 9.7 (i) CÁLCULO DE LAS LONGITUDES DE PANDEO DE PÓRTICOS SIN FLECHA HORIZONTAL ................................................. 226

Problema ......................................................................................................... 226

Factores de distribución ............................................................................... 226

Longitudes de Pandeo .................................................................................. 227

VI

PROBLEMA 9.7 (ii) CÁLCULO DE LAS LONGITUDES DE PANDEO DE PÓRTICOS CON FLECHA HORIZONTAL ............................................... 229

Problema ......................................................................................................... 229


Longitudes de pandeo .................................................................................. 231

PROBLEMA 9.7 (iii) CÁLCULO DE LAS LONGITUDES EFECTIVAS EN EL PLANO Y FUERA DEL PLANO ......................................................... 233

Problema ......................................................................................................... 233


Longitudes de pandeo .................................................................................. 234

Lección 9.8.1: Vigas arriostradas I ........................................................ 237

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 240

2 TIPOS DE VIGA ............................................................................................. 241

3 CÁLCULO DE LA FLEXIÓN SIMPLE DE VIGAS ......................................... 242

4 CÁLCULO DEL CIZALLAMIENTO DE VIGAS ............................................. 246

5 DEFLEXIONES .............................................................................................. 248

6 FLEXIÓN DE SECCIONES ASIMÉTRICAS .................................................. 249

7 FLEXIÓN BIAXIAL ......................................................................................... 251

8 FLEXIÓN Y TORSIÓN ................................................................................... 252

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 253

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 253

Lección 9.8.2: Vigas arriostradas II ....................................................... 255

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 258

2 COMPORTAMIENTO DE LAS VIGAS DE ACERO EN FLEXIÓN ................. 259

2.1 Vigas determinadas estáticamente ..................................................... 259

2.2 Vigas indeterminadas estáticamente .................................................. 261

2.3 Flexión de secciones en I ..................................................................... 264

2.4 Flexión de secciones monosimétricas ............................................... 264

3 EFECTO DEL ESFUERZO CORTANTE ......................................................... 266

4 COMPORTAMIENTO PLÁSTICO CON CARGA GENERAL COMBINADA .... 267

VII

ÍNDICE

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 268

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 268

Problema Resuelto 9.8 (i), (ii) y (iii): Vigas arriostradas lateralmente ... 269

PROBLEMA 9.8 (i) ............................................................................................... 272

Notación ......................................................................................................... 272

Problema ......................................................................................................... 273

PROBLEMA 9.8 (ii) .............................................................................................. 277

Problema ......................................................................................................... 277

PROBLEMA 9.8 (iii) ............................................................................................. 281

Problema ......................................................................................................... 281

Lección 9.9.1: Vigas no arriostradas I ................................................... 285

1 PROPIEDADES ESTRUCTURALES DE LAS SECCIONES PARA VIGAS .... 288

2 RESPUESTA DE LAS VIGAS ESBELTAS A LA CARGA VERTICAL .......... 289

3 MODELO FÍSICO SIMPLE ............................................................................. 291

4 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD LATERAL ................... 292

5 EL ARRIOSTRAMIENTO COMO MEDIO DE MEJORA DEL COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS ................................................. 294

6 APLICACIÓN AL CÁLCULO .......................................................................... 295

7 EL MÉTODO DEL EUROCÓDIGO 3 .............................................................. 297

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 300

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 300

APÉNDICE: Desviación de λLT........................................................................... 301

Lección 9.9.2: Vigas no arriostradas II .................................................. 305

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 308

2 SIGNIFICADO FÍSICO DE LA SOLUCIÓN .................................................... 311

3 AMPLIACIÓN A OTROS CASOS ................................................................... 313

3.1 Configuración de la carga .................................................................... 313

VIII

3.2 Nivel de la carga .................................................................................... 313

3.3 Condiciones del apoyo lateral ............................................................. 314

3.4 Vigas continuas ..................................................................................... 315

3.5 Otras vigas que no sean secciones en I de doble simetría .............. 315

3.6 Vigas arriostradas ................................................................................. 316

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 317

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 317

APÉNDICE 1: ANÁLISIS DEL PANDEO LATERAL CON TORSIÓN ................. 319

APÉNDICE 2: PANDEO DE UNA VIGA CARGADA EN EL CENTRO ............... 323

Problema Resuelto 9.9 (i), (ii) y (iii): Vigas no arriostradas lateralmente ................................ 327

PROBLEMA 9.9 (i) ............................................................................................... 330

PROBLEMA 9.9 (ii) .............................................................................................. 333

PROBLEMA 9.9 (iii) ............................................................................................. 337

Lección 9.10.1: Vigas-columna I ............................................................ 341

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 344

2 COMPORTAMIENTO DE LA SECCIÓN ......................................................... 345

3 ESTABILIDAD GENERAL .............................................................................. 348

4 TRATAMIENTO EN LOS CÓDIGOS DE CÁLCULO ...................................... 350

5 EFECTO DE LA FORMA DE LOS MOMENTOS PRIMARIOS ...................... 352

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 353

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 353

Lección 9.10.2: Vigas-columna II ........................................................... 355

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 358

2 FORMAS DE COMPORTAMIENTO ................................................................ 359

3 PANDEO POR FLEXOTORSIÓN .................................................................... 361

4 CÁLCULO ....................................................................................................... 362

IX

ÍNDICE

5 FLEXIÓN BIAXIAL ......................................................................................... 363

6 CÁLCULO DE LA FLEXIÓN Y COMPRESIÓN BIAXIAL ............................. 364

7 CÁLCULO DE SECCIONES QUE NO SEAN DE CLASE 1 O 2 .................. 365

8 DETERMINACIÓN DE LOS FACTORES K ................................................... 366

9 VERIFICACIÓN DE LA SECCIÓN ................................................................. 368

10 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 369

11 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 369

Lección 9.10.3: Vigas-columna III .......................................................... 371

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 374

2 MÉTODOS PARA VERIFICAR ELEMENTOS AISLADOS ............................ 375

2.1 Vigas-columna sólo con flexión monoaxial ....................................... 375

2.2 Vigas-columna con flexión biaxial ...................................................... 377

3 MÉTODO PARA VERIFICAR PÓRTICOS COMPLETOS .............................. 378

3.1 En general .............................................................................................. 378

3.2 Hipótesis básica .................................................................................... 378

3.3 Instrumentos del procedimiento ......................................................... 379

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 380

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 380

Problema Resuelto 9.10 (i), (ii) y (iii): Vigas columna – Compresióny flexión mono y biaxial .......... 381

PROBLEMA 9.10 (i) COMPRESIÓN Y FLEXIÓN POR EL EJE DÉBIL DE UNA SECCIÓN H ...................................................................................... 384

PROBLEMA 9.10 (ii) COMPRESIÓN Y FLEXIÓN POR EL EJE FUERTE DE UNA SECCIÓN H ...................................................................................... 387

PROBLEMA 9.10 (ii) COMPRESIÓN Y FLEXIÓN DE UNA SECCIÓN H .......... 390

Problema Resuelto 9.11 (i) y (ii): Vigas columna – Compresióny flexión biaxial ................................ 393

PROBLEMA 9.11(i) COMPRESIÓN Y FLEXIÓN BIAXIAL DE UNA SECCIÓN H, MOMENTO NO UNIFORME .......................................................... 396

X

PROBLEMA 9.11(ii) COMPRESIÓN Y FLEXIÓN BIAXIAL DE UNA SECCIÓN H CON VARIAS FORMAS DE APOYO EN EL SENTIDOFUERTE Y EL DÉBIL ........................................................................................... 399

Lección 9.11: Pórticos ............................................................................. 403

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 406

2 SISTEMAS DE PÓRTICOS ........................................................................... 407

3 CONSTRUCCIÓN SIMPLE ............................................................................ 408

4 CONSTRUCCIÓN CONTINUA ....................................................................... 409

5 MÉTODOS DE ANÁLISIS .............................................................................. 410

5.1 Análisis elástico de primer orden ....................................................... 410

5.2 Análisis plástico de primer orden ....................................................... 410

5.3 Carga elástica crítica ............................................................................ 410

5.4 Análisis elástico de segundo orden .................................................... 411

5.5 Análisis rígido-plástico de segundo orden ........................................ 411

5.6 Primer orden, teoría elasto-plástica .................................................... 411

5.7 Segundo orden, análisis elasto-plástico ............................................ 411

5.8 Segundo orden, análisis de la zona plástica ..................................... 412

6 OBSERVACIONES ......................................................................................... 413

7 CLASIFICACIÓN DE PÓRTICOS .................................................................. 414

7.1 Pórticos arriostrados ............................................................................ 414

7.2 Pórticos sin arriostrar .......................................................................... 414

7.3 Pórticos con flecha horizontal ............................................................. 415

8 COMPROBACIÓN DE ELEMENTOS Y CÁLCULO DE PÓRTICOS ............ 418

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 421

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 421

Lección 9.12: Celosías ............................................................................ 423

1 INTRODUCCIÓN A LOS TIPOS Y FINES DE LAS CELOSÍAS .................... 426

2 ELEMENTOS CARACTERÍSTICOS ............................................................... 429

3 CARGAS EN LAS CELOSÍAS ....................................................................... 430

XI

ÍNDICE

4 ANÁLISIS DE LAS CELOSÍAS ...................................................................... 431

4.1 En general .............................................................................................. 431

4.2 Tensiones secundarias de las celosías .............................................. 431

4.3 Análisis elástico riguroso .................................................................... 433

5 CONSIDERACIONES SECUNDARIAS .......................................................... 434

5.1 Celosías arriostradas en cruz para edificios ..................................... 434

5.2 Arriostramiento lateral para puentes .................................................. 434

5.3 Deflexión de las celosías ..................................................................... 435

6 CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DE LA CELOSÍA .................................... 436

6.1 Elementos de compresión en edificios .............................................. 436

6.2 Elementos de compresión en puentes ............................................... 437

6.3 Elementos de tracción en edificios ..................................................... 438

6.4 Elementos de tracción en puentes ...................................................... 438

6.5 Elementos expuestos a inversión de la carga ................................... 438

7 NOTAS ÚTILES PARA EL CÁLCULO ........................................................... 439

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 440

XII

ÍNDICE DEL TOMO 10

PLACAS Y LÁMINAS

Lección 10.1: Introducción al Comportamiento y Diseño de placas . 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 COMPORTAMIENTO BÁSICO DE UN ELEMENTO PLACA ......................... 5

2.1 Condiciones geométricas y de contorno ........................................... 5

2.2 Carga en el plano .................................................................................. 5

2.3 Carga fuera del plano ........................................................................... 6

2.4 Determinación de la carga del elemento placa .................................. 6

2.5 Variaciones en el modo de pandeo ..................................................... 7

2.6 La analogía del enrrejado para el pandeo de placas ........................ 8

2.7 Comportamiento posterior al pandeo y anchuras eficaces ............. 9

2.8 Influencia de las imperfecciones en el comportamiento de placas reales .................................................................................... 10

2.9 Comportamiento elástico de placas con carga lateral ...................... 11

3 COMPORTAMIENTO DE PLACAS RIGIDIZADAS ........................................ 14

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 16


Lección 10.2: Comportamiento y Diseño de Placas no Rigidizadas .. 17

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 20

2 PLACAS NO RIGIDIZADAS BAJO CARGAS EN EL PLANO ...................... 21

2.1 Distribución de las cargas ................................................................... 21

2.1.1 Distribución derivada de la teoría de membrana ................... 21

I

ÍNDICE

2.1.2 Distribución derivado de la teoría lineal-elástica, empleando la hiótesis de Bernouilli ........................................ 21

2.1.3 Reparto derivado de los métodos de elementos finitos ....... 22

2.2 Estabilidad de placas no rigidizadas .................................................. 22

2.2.1 Teoría de pandeo lineal ............................................................ 22

2.2.2 Resistencia a la rotura de una placa no rigidizada ............... 26

3 PLACAS NO RIGIDIZADAS SOMETIDAS A CARGAS FUERA DEL PLANO .................................................................................................... 34

3.1 Distribución de la carga ....................................................................... 34

3.1.1 Distribución derivado de la teoría de placas .......................... 34

3.1.2 Distribución derivada de los métodos de elementos finitos (“finite element methods” (FEM)) ............................................ 36

3.2 Flecha y resistencia a la rotura ........................................................... 36

3.2.1 Flechas ....................................................................................... 36

3.2.2 Resistencia a la rotura .............................................................. 37

4 INFLUENCIA DE LA CARGA FUERA DEL PLANO EN LA ESTABILIDADDE PLACAS NO RIGIDIZADAS ..................................................................... 38

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 39

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 39

Lección 10.3: Comportamiento y Diseño de Placas Rigidizadas ....... 43

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 44

2 PLACAS RIGIDIZADAS SOMETIDAS A CARGAS EN EL PLANO .............. 46

2.1 Distribución de la carga ....................................................................... 46

2.1.1 Distribución derivada de la teoría de membrana ................... 46

2.1.2 Reparto de la carga derivada de la teoría lineal-elástica empleando la hipótesis de Bernouilli ..................................... 46

2.1.3 Reparto derivado de los métodos de elementos finitos ....... 46

2.2 Estabilidad de las placas rigidizadas .................................................. 47

2.2.1 Teoría de pandeo lineal ............................................................ 47

2.2.2 Resistencia a la rotura de placas rigidizadas ........................ 51

3 PLACAS RIGIDIZADAS SOMETIDAS A CARGAS FUERA DEL PLANO .... 56

3.1 Reparto de la carga ............................................................................... 56

3.1.1 Reparto derivado de la teoría de placas ................................. 56

II

3.1.2 Reparto derivado de un emparrillado con carga lateral,rellenado con elementos secundarios no rigidizados .......... 56

3.1.3 Reparto derivado de métodos de elementos finitos (FEM) ..... 56

3.2 Flechas y resistencia a la rotura ......................................................... 56

4 INFLUENCIA DE LA CARGA FUERA DEL PLANO EN LA ESTABILIDAD DE LAS PLACAS RIGIDIZADAS .................................................................. 57

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 58

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 58

Lección 10.4.1: Comportamiento y Diseño de Vigas Armadas I ........ 59

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 62

1.1 Tipos ....................................................................................................... 62

1.2 Dimensiones .......................................................................................... 63

2 CONCEPTOS DEL DISEÑO ........................................................................... 67

3 INFLUENCIA DEL PANDEO EN EL DISEÑO ................................................ 67

3.1 Pandeo del alma por cizalladura ......................................................... 67

3.2 Pandeo de la viga por torsión lateral .................................................. 67

3.3 Pandeo local del alma comprimida ..................................................... 67

3.4 Pandeo del alma por flexión ................................................................ 67

3.5 Pandeo vertical del ala comprimida .................................................... 68

3.6 Pandeo local del alma ........................................................................... 68

4 RESISTENCIA DEL ALMA POSTERIOR AL PANDEO ................................. 69

5 PLANTEAMIENTOS DEL DISEÑO ................................................................ 70

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 71

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 71


Lección 10.4.2: Comportamiento y Diseño de Vigas Armadas II ....... 73

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 76

2 RESISTENCIA AL PANDEO POR CIZALLADURA ....................................... 77

2.1 Cálculo de la resistencia al pandeo por cizalladura medianteel método post-crítico simple .............................................................. 77

III

ÍNDICE

2.2 Cálculo de la resistencia al pandeo por cizalladura mediante el método de campo de tensión .......................................................... 79

3 INTERACCIÓN ENTRE CORTANTE Y FLEXIÓN .......................................... 83

3.1 Interacción entre cortante y flexión en el método post-crítico simple ................................................................................ 83

3.2 Interacción entre cortante y flexión en el método de campo de tensión .............................................................................................. 84

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 85

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 85


Lección 10.4.3: Diseño de vigas Armadas-Particularidades ............... 87

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 90

2 RIGIDIZADORES DE ALMA TRANSVERSALES .......................................... 91

3 ELEMENTOS EXTREMOS Y DIAGONALES ................................................. 94

4 “INESTABILIDAD LOCAL” DEL ALMA ......................................................... 97

5 RIGIDIZADORES DE ALMA LONGITUDINALES .......................................... 99

6 VIGAS DE ALMA CON ABERTURAS ........................................................... 100

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 101

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 101


Lección 10.5.1: Diseño de Vigas Cajón ................................................. 103

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 106

2 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS VIGAS CAJÓN COMPARADAS CON LAS VIGAS ARMADAS .............................................. 108

3 ANÁLISIS GLOBAL ........................................................................................ 109

4 DISEÑO DE RIGIDIZADORES ....................................................................... 110

5 PANDEO DEL ALMA ...................................................................................... 111

6 TORSIÓN ......................................................................................................... 112

7 DIAFRAGMAS ................................................................................................. 113

IV

7.1 Función y descripción generales ........................................................ 113

7.2 Diafragmas intermedios ....................................................................... 113

7.3 Diafragmas de apoyo ............................................................................ 113

8 DETALLES ..................................................................................................... 114

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 116

10 BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL ......................................................................... 116

Lección 10.5.2: Métodos Avanzados para Puentes de Vigas Cajón .. 117

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 120

2 MÉTODOS DE ANÁLISIS GLOBAL .............................................................. 121

3 EMPARRILLADO ........................................................................................... 122

3.1 Selección del emparrillado ................................................................... 122

3.2 Puentes esviados .................................................................................. 122

3.3 Efectos locales sobre los tableros ...................................................... 122

3.4 Rigidez de los elementos del emparrillado a la torsión y a la flexión . 123

3.5 Elementos longitudinales del emparrillado ........................................ 124

3.6 Interpretación del resultado de un análisis de emparrillado ............ 124

4 ANÁLISIS DE PLACA ORTOTRÓPICA ........................................................ 125

5 ANÁLISIS DE PLACA PLEGADA ................................................................. 126

5.1 Análisis de placa plegada: viga de alma llena sobre cimientos elásticos .................................................................................................. 126

6 ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS .......................................................... 127

7 DISTORSIÓN DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL ........................................ 128

7.1 Cálculo de las fuerzas en los diafragmas .......................................... 128

7.2 Diafragmas sobre pilas ......................................................................... 129

8 DEFORMACIÓN POR CORTANTE ............................................................... 131

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 132


Lección 10.6: Introducción a las Estructuras de Láminas .................. 133

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 136

2 POSIBLES MODOS DE COMPORTAMIENTO .............................................. 139

V

ÍNDICE

3 IMPORTANCIA DE LAS IMPERFECCIONES ................................................ 141

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 144

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 144

Lección 10.7: Análisis Básico de Estructuras de Láminas ................. 145

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 148

2 FLEXIÓN Y ESTIRAMIENTO DE LÁMINAS DELGADAS ............................ 149

3 PANDEO DE LÁMINAS-TEORÍA DE PANDEO LINEAL Y NO LINEAL ...... 151

4 COMPORTAMIENTO DE LÁMINAS DELGADAS POSTERIOR AL PANDEO ................................................................................................... 153

5 ANÁLISIS NUMÉRICO DEL PANDEO DE LÁMINAS .................................. 155

6 COMPORTAMIENTO DE PANDEO Y POSTERIOR AL PANDEO DE BARRAS, PLACAS Y LÁMINAS ............................................................. 157

7 SENSIBILIDAD A LAS IMPERFECCIONES ................................................. 161

8 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 164

9 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 164


Lección 10.8: Diseño de Ciindros No Rigidizados ............................... 165

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 168

2 CILINDROS NO RIGIDIZADOS SOMETIDOS A COMPRESIÓN AXIAL ...... 169

3 CILINDROS NO RIGIDIZADOS SOMETIDOS A PRESIÓN EXTERNA ........ 175

4 CILINDROS NO RIGIDIZADOS SOMETIDOS A COMPRESIÓN AXIAL Y PRESIÓN EXTERNA ................................................................................... 178

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 179

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 179

Lección 10.9: Diseño de Láminas Cilíndricas Rigidizadas ................. 181

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 184

2 PANDEO DE LÁMINAS RIGIDIZADAS .......................................................... 185

VI

3 LÁMINAS CILÍNDRICAS CON RIGIDIZADORES LONGITUDINALESY SOMETIDAS A COMPRESIÓN MERIDIONAL .......................................... 187

4 LIMITACIÓN DE LAS IMPERFECCIONES ................................................... 188

5 CONDICIONES DE RESISTENCIA ............................................................... 189

6 PANDEO DE PANEL LOCAL ........................................................................ 190

7 PANDEO DE ELEMENTO RIGIDIZADO ....................................................... 191

8 PANDEO LOCAL DE LOS LARGUEROS ..................................................... 194

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 195

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 195

VII

ÍNDICE

ÍNDICE DEL TOMO 11

CONSTRUCCIÓN CON CHAPADE PEQUEÑO ESPESOR

Lección 11.1: Elementos de Pequeño Espesor y Cerramientos ......... 1

1 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE PERFILES EN FRÍO ................................ 4

1.1 Productos y usos típicos ..................................................................... 5

1.2 Aplicaciones .......................................................................................... 5

1.3 Ventajas .................................................................................................. 5

1.4 Fabricación ............................................................................................ 6

1.5 Materiales ............................................................................................... 7

1.6 Efectos de la conformación en frío ..................................................... 7

1.7 Uniones .................................................................................................. 9

1.8 Reglamentos .......................................................................................... 9

2 COMPORTAMIENTO CARACTERÍSTICO ..................................................... 11

2.1 Generalidades ........................................................................................ 11

3 ABOLLADURA Y CONCEPTO DE ANCHURA EFICAZ ............................... 13

3.1 Elementos con apoyo doble y simple ................................................. 14

3.2 Secciones transversales eficaces ....................................................... 15

3.3 Pandeo y aplastamiento del alma ....................................................... 16

3.4 Pandeo lateral por torsión .................................................................... 17

3.5 Interacción del pandeo local y el pandeo global ............................... 18

4 CONSIDERACIONES PRÁCTICAS ............................................................... 19

4.1 Notas para una buena práctica ............................................................ 19

4.2 Influencia de la flexibilidad de la unión .............................................. 19

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 20

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 20

I

ÍNDICE

Lección 11.2: Procedimientos de Cálculo para Pilares ....................... 21

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 24

2 PREPARACIÓN DE LOS MÉTODOS DE CÁLCULO .................................... 25

3 CÁLCULO DE PILARES SOMETIDOS A CARGA AXIAL ............................ 31

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 34

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 34

Lección 11.3: Procedimientos de Cálculo para Vigas ......................... 35

1 GENERALIDADES .......................................................................................... 38

2 PREPARACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO ...................... 39

2.1 Momento Resistente Md ....................................................................... 39

2.1.1 Momento resistene plástico ..................................................... 39

2.1.2 Md respecto al pandeo .............................................................. 39

2.2 Deformación Por Cortante ................................................................... 40

2.3 Alabeo del Ala ....................................................................................... 40

2.4 Restricciones Laterales y de Torsión ................................................. 41

3 CÁLCULO DE VIGAS ..................................................................................... 42

3.1 Cálculo de Vigas sin Pandeo Lateral-Torsional ................................. 43

3.2 Cálculo de Vigas con Pandeo Lateral ................................................. 43

3.3 Cálculo en Torsión ................................................................................ 43

4 CÁLCULO DE CORREAS .............................................................................. 45

4.1 Secciones transversales ...................................................................... 45

4.2 Sistemas de correas ............................................................................. 45

4.3 Procedimientos de cálculo ................................................................... 46

4.4 Comprobación de la Estabilidad ......................................................... 47

4.5 Cálculo de Sistemas Especiales de Correas ..................................... 47

4.5.1 Sistemas de tramo único .......................................................... 47

4.5.2 Sistemas de tramo doble con secciones transversales continuas ................................................................................... 47

4.5.3 Sistemas de solape y manguito .............................................. 48

4.6 Otros aspectos del cálculo .................................................................. 48

4.7 Cálculo por Ensayos ............................................................................. 49

II

4.8 Algunos aspectos prácticos ................................................................ 50

4.8.1 Conexión de correas a pórticos .............................................. 50

4.8.2 Fuerzas en el plano del cerramiento ....................................... 50

4.8.3 Prevención del pandeo lateral ................................................. 51

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 52

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 52

Problema Resuelto 11.2: Cálculo de una correa .................................. 53

1 SISTEMA Y CARGA ....................................................................................... 56

2 PROPIEDADES DE LA SECCIÓN ................................................................. 57

3 SECCIÓN EFICAZ BRUTA PARA EL PANDEO ............................................ 58

4 CÁLCULO DE LAS PROPIEDADES DE LA SECCIÓN ................................ 63

5 TENSIONES DEBIDAS AL COMPORTAMIENTO A TORSIÓN Y A FLEXIÓN LATERAL ................................................................................ 64

6 CÁLCULO ....................................................................................................... 68

RESUMEN FINAL ................................................................................................ 73

Lección 11.4: Procedimiento de cálculo para chapado ....................... 75

1 INTRODUCCIÓN-TIPOS DE CERRAMIENTO ............................................... 78

2 PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO ............................................................... 81

3 PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO PARA CHAPA TRAPEZOIDAL ............ 84

3.1 Procedimientos de Cálculo de Flexión ............................................... 84

3.1.1 Parte eficaz del alma ................................................................. 85

3.1.2 Efecto de alabeo del ala ........................................................... 85

3.1.3 Efecto de la deformación por cortante ................................... 85

3.1.4 Efecto de los rigidizadores intermedios en las alas y las almas ................................................................................. 85

3.1.5 Efecto de la plasticidad en la zona a tracción ....................... 86

3.2 Procedimientos de cálculo de cortante .............................................. 87

3.3 Procedimientos de cálculo de abolladura del alma .......................... 87

3.4 Procedimientos de cálculo para la interacción de la flexión y las reacción en el apoyo .................................................................... 87

III

ÍNDICE

3.5 Procedimientos de cálculo para el desarrollo de la redistribución de momentos ......................................................................................... 88

3.6 Procedimientos de cálculo para la estimación de la rigidez a la flexión .............................................................................................. 89

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 90

5 BILIOGRAFÍA ................................................................................................. 90


Problema Resuelto 11.3: Proyecto de Cerramiento Trapezoidal ........ 91

PROBLEMA ......................................................................................................... 95

DATOS .................................................................................................................. 95

1 CÁLCULO DEL MOMENTO FLECTOR RESISTENCIA Y RIGIDEZ ............. 96

2 RESISTENCIA A CORTANTE ........................................................................ 102

3 RESISTENCIA CONTRA LA INESTABILIDAD DEL ALMA .......................... 103

4 PROYECTO ..................................................................................................... 105

OBSERVACONES FINALES ............................................................................... 107

Lección 11.5: Diseño de Cubierta Pretensada ..................................... 109

1 INTRODUCCIÓN-PRINCIPIOS DE CÁLCULO .............................................. 115

1.1 Acción del entramado ........................................................................... 115

1.2 Formas de construcción adecuadas ................................................... 115

1.3 Ventajas, condiciones y limitaciones .................................................. 116

1.4 Tipos de entramados ............................................................................ 117

2 RESISTENCIA DE LOS ENTRAMADOS DE CORTANTE ............................ 119

2.1 Principios ............................................................................................... 119

2.2 Expresiones del cálculo ....................................................................... 119

3 FLEXIBILIDAD DE LOS ENTRAMADOS DE CORTANTE ............................ 121

3.1 Principios ............................................................................................... 121

3.2 Expresiones del cálculo ....................................................................... 121

4 APLICACIÓN DEL PROYECTO DE CUBIERTA PRETENSADA .................. 124

4.1 Entramado de cortante con pórtico simple ........................................ 124

IV

4.2 Entramado de cortante con pórticos rígidos ..................................... 124

4.3 Entramados complejos ......................................................................... 125

4.4 Aperturas en entramados .................................................................... 125

4.5 Arriostramiento del entramado ............................................................ 125

4.6 Método simplificado de cálculo ........................................................... 126

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 127

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 127


Problema Resuelto 11.1 (i), (ii) y (iii): Diseño de Cubierta Pretensada .. 129

INFORMACIÓN .................................................................................................... 133

CASO 11.1 (i) PÓRTICOS ARTICULADOS-EL ENTRAMADO DE LA CUBIERTA SOPORTA TODA LA CARGA DEL VIENTO .. 136

CASO 11.1 (ii) PÓRTICOS RÍGIDOS-PÓRTICOS EXENTOS SOPORTANDO TODA LA CARGA DEL VIENTO ................................................ 141

CASO 11.1 (iii) PÓRTICOS RÍGIDOS-LOS PÓRTICOS ACTÚAN CONJUNTAMENTE CON EL ENTRAMADO DE LA CUBIERTA 142

CONCLUSIONES ................................................................................................. 143

Lección 11.6: Uniones ............................................................................. 145

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 148

2 TIPOS DE UNIÓN ........................................................................................... 149

3 TIPOS DE ELEMENTOS DE UNIÓN .............................................................. 151

3.1 Elemetos mecánicos de unión ............................................................ 151

3.2 Soldaduras ............................................................................................. 154

4 CÁLCULO DE UNIONES ................................................................................ 156

4.1 Requisitos generales ............................................................................ 156

4.2 Fuerzas en las uniones ........................................................................ 157

4.3 Modos de Colapso de las Uniones ..................................................... 160

4.3.1 Elementos de fijación mecánicos ............................................ 160

4.3.2 Modos de colapso de conexiones soldadas .......................... 162

V

ÍNDICE

4.4 Aplicaciones .......................................................................................... 162

4.4.1 Fijación de chapa exterior perfilada a bandejas .................... 162

4.4.2 Fijación de chapa perfilada exterior a chapa perfilada interior con perfiles en Z .......................................................... 163

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 165

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 1657 BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL .......................................................................... 165

Lección 11.7: Aplicaciones de la Construcción con Chapas de pequeño espesor ........................................................ 167

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 170

1.1 Productos Disponibles ......................................................................... 171

1.1.1 Chapa perfilada ......................................................................... 171

1.1.2 Perfiles ........................................................................................ 173

1.1.3 Paneles Sandwich ..................................................................... 173

2 CONSTRUCCIÓN MIXTA ................................................................................ 175

2.1 Perfiles en Frío y Chapa ....................................................................... 175

2.2 Chapa Perfilada y Hormigón ................................................................ 175

2.3 Elementos de Fijación .......................................................................... 175

3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ....................................................................... 177

3.1 Acústica ................................................................................................. 177

3.2 Resistencia al fuego ............................................................................. 177

3.3 Condensación ........................................................................................ 177

3.4 Durabilidad ............................................................................................. 177

4 UTILIZACIÓN EN SERVICIO .......................................................................... 179

5 TIPOS DE ESTRUCTURAS LIGERAS ........................................................... 180

5.1 Edificios industriales ............................................................................ 180

5.2 Viviendas ................................................................................................ 183

5.3 Acomodación temporal ........................................................................ 184

5.4 Almacenamiento .................................................................................... 184

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 185


VI

ÍNDICE DEL TOMO 12

CONSTRUCCIÓN MIXTA

Lección 12.1: Generalidades sobre construcción mixta ..................... 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 ACCIÓN CONJUNTA EN VIGAS .................................................................... 8

3 ELEMENTOS MIXTOS .................................................................................... 10

3.1 Vigas mixtas .......................................................................................... 10

3.1.1 Construcción apuntalada ......................................................... 12

3.1.2 Resistencia de la sección ......................................................... 12

3.1.3 Vigas y losas continuas ........................................................... 12

3.2 Conexiones por esfuerzo rasante ....................................................... 13

3.3 Uniones viga-pilar ................................................................................. 14

3.4 Pilares mixtos ........................................................................................ 15

3.5 Secciones de acero parcialmente recubiertas ................................... 17

3.6 Losas mixtas ......................................................................................... 18

4 CONSTRUCCIÓN DE FORJADOS MIXTOS .................................................. 20

5 PUENTES MIXTOS ......................................................................................... 22

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 24

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 24


Lección 12.2: Comportamiento de vigas ............................................... 25

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 28

2 COMPORTAMIENTO DE LOS COMPONENTES .......................................... 29

I

ÍNDICE

3 DESCRIPCIÓN DE UNA VIGA MIXTA SIMPLEMENTE APOYADA .............. 31

3.1 Generalidades ........................................................................................ 31

3.2 Comportamiento estructural ................................................................ 33

3.3 Situaciones prácticas de carga ........................................................... 36

3.4 Fluencia y retracción ............................................................................ 37

3.5 Vigas mixtas apuntaladas y sin apuntalar ......................................... 37

3.6 Conexión semirrígida ........................................................................... 39

4 VIGAS MIXTAS CONTINUAS ......................................................................... 41

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 42

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 42

Lección 12.3: Vigas de un solo vano ..................................................... 43

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 46

1.1 Estado límite último .............................................................................. 46

1.2 Estado límite de servicio ...................................................................... 49

2 ASPECTOS DE CÁLCULO DEL ALA DE HORMIGÓN A COMPRESIÓN ..... 50

2.1 Anchura eficaz ....................................................................................... 50

2.2 Esfuerzo cortante máximo longitudinal en la losa de hormigón ..... 51

3 CÁLCULO ....................................................................................................... 52

4 MÉTODO DE CÁLCULO PLÁSTICO ............................................................. 54

4.1 Momento flector positivo ..................................................................... 54

4.2 Esfuerzo cortante vertical .................................................................... 58

4.3 Esfuerzo cortante vertical en combinación con el momento flector ........................................................................ 60

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 62

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 62


Problema Resuelto 12.1 (i) y (ii): Viga mixta simplemente apoyada .. 63

1 PLANTA ........................................................................................................... 68

2 DETALLES ...................................................................................................... 69

II

3 ESPECIFICACIONES ...................................................................................... 71

3.1 Propiedades de los materiales ............................................................ 71

3.1.1 Hormigón ................................................................................... 71

3.1.2 Acero de Armadura ................................................................... 71

3.1.3 Acero Estructural ...................................................................... 72

3.1.4 Chapa de Acero Perfilado ......................................................... 72

3.1.5 Conectores ................................................................................. 72

3.2 Parámetros del forjado ......................................................................... 72

3.2.1 Problema 1 ................................................................................. 72

3.2.2 Problema 2 ................................................................................. 73

4 PROBLEMA 1 ................................................................................................. 74

4.1 Acciones (Cargas de la Viga) ............................................................... 74

4.1.1 Fase de Construcción ............................................................... 74

4.1.2 Fase Mixta .................................................................................. 75

4.1.3 Factores Parciales de Seguridad ............................................. 77

4.2 Fase de Construcción ........................................................................... 77

4.2.1 Tamaño de la Viga ..................................................................... 77

4.2.2 Estado Límite Último ................................................................ 78

4.2.3 Estado Límite de Servicio ........................................................ 79

4.3 Fase Mixta .............................................................................................. 79


4.3.2 Esfuerzo Rasante ...................................................................... 81


5 PROBLEMA 2 ................................................................................................. 88

5.1 Acciones (Carga de la Viga) ................................................................. 89

5.1.1 Fase de Construcción ............................................................... 89

5.1.2 Fase Mixta .................................................................................. 90

5.1.3 Factores Parciales de Seguridad ............................................. 90

5.2 Fase de Construcción ........................................................................... 91

5.2.1 Tamaño de la Viga ..................................................................... 91



5.3 Fase Mixta .............................................................................................. 93


III

ÍNDICE

5.3.2 Esfuerzo Rasante ...................................................................... 95


RESUMEN FINAL ................................................................................................ 100

Lección 12.4.1: Vigas continuas I .......................................................... 103

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 106

2 ANÁLISIS GLOBAL RÍGIDO-PLÁSTICO ..................................................... 108

3 COMPORTAMIENTO DE VIGAS MIXTAS CONTINUAS .............................. 109

4 CAPACIDAD DE ROTACIÓN PARA EL ANÁLISIS PLÁSTICO ................... 111

5 ANÁLISIS RÍGIDO-PLÁSTICO EN EL EUROCÓDIGO 4 ............................. 113

6 CLASIFICACIÓN DE SECCIONES TRANSVERSALES .............................. 114

7 MOMENTO RESISTENTE PLÁSTICO .......................................................... 115

8 DISTRIBUCIÓN DEL MOMENTO FLECTOR ................................................ 118

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 119

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 119


Lección 12.4.2: Vigas continuas II ......................................................... 121

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 124

2 PRINCIPIOS GENERALES ............................................................................. 125

2.1 Anchura eficaz del ala de hormigón ................................................... 125

2.2 Relación modular .................................................................................. 125

2.3 Disposiciones de las cargas y casos de carga .................................. 125

3 DISTRIBUCIÓN DEL MOMENTO FLECTOR ................................................. 126

3.1 Análisis de sección fisurada ................................................................ 126

3.2 Método de sección no fisurado ........................................................... 127

3.3 Redistribución de momentos en apoyos para el análisis elástico ..... 127

4 CLASIFICACIÓN DE SECCIONES TRANSVERSALES DE VIGAS ............. 129

5 MOMENTO RESISTENTE ELÁSTICO ........................................................... 130

6 PANDEO LATERAL POR TORSIÓN .............................................................. 132

6.1 Restricción lateral ................................................................................. 134

IV

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 135

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 135


Problema Resuelto 12.3: Diseño de una viga mixta continua ............ 137

1 DIMENSIONES Y ESPECIFICACIÓN DE LA VIGA ....................................... 140

1.1 Planta ...................................................................................................... 140

1.2 Detalles ................................................................................................... 140

1.3 Especificaciones ................................................................................... 140

2 ACCIONES ...................................................................................................... 142

2.1 Fase de construcción ........................................................................... 142

2.2 Fase mixta .............................................................................................. 142

2.3 Factores parciales de seguridad ......................................................... 143

3 FASE DE CONSTRUCCIÓN ........................................................................... 144

3.1 Tamaño de la viga ................................................................................. 144

3.2 Estados límite último ............................................................................ 145


4 FASE MIXTA .................................................................................................... 149


4.2 Unión por rasante ................................................................................. 157

4.3 Pandeo lateral por torsión .................................................................... 162


RESUMEN FINAL ................................................................................................ 175

Lección 12.5.1: Diseño para estados límite de servicio - I .................. 177

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 180

1.1 Generalidades ........................................................................................ 180

1.2 Estados límite de servicio .................................................................... 180

1.2.1 Métodos esplícitos .................................................................... 180

1.2.1.1 Criterios ......................................................................... 180

1.2.1.2 Cálculo de Ed ............................................................... 181

V

ÍNDICE

1.2.1.3 Límites para Cd ............................................................ 181

1.2.1.4 Procedimiento de cálculo ............................................ 181

1.2.2 Métodos "considerados satisfactorios" ................................. 181

2 ANÁLISIS ELÁSTICO ..................................................................................... 182

2.1 Generalidades ........................................................................................ 182

2.2 Módulos de elasticidad ......................................................................... 182

2.2.1 Módulo de Young para el acero ............................................... 182

2.2.2 Módulo de Elasticidad del hormigón - a corto plazo ............ 183

2.2.3 Módulo de elasticidad del hormigón - a largo plazo ............. 184

2.2.4 Relación modular (coeficiente de equivalencia) .................... 184

2.3 Propiedades geométricas de la sección ............................................. 185

2.3.1 Introducción ............................................................................... 185

2.3.2 Anchura eficaz ........................................................................... 186

2.3.3 Momento de inercia ................................................................... 186

2.3.4 Tensiones de servicio ............................................................... 187

2.4 Rigideces de la sección ....................................................................... 188

2.5 Vigas mixtas sobre dos apoyos y continuas ..................................... 188

3 ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO: FISURACIÓN ........................................ 189

3.1 Métodos esplícitos ................................................................................ 189

3.2 Enfoque de "control satisfactorio" ...................................................... 189

4 ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO: FLECHA .................................................. 192

4.1 Métodos esplícitos ................................................................................ 192

4.1.1 Criterios ...................................................................................... 192

4.1.2 Cálculo de la Flecha (Ed) ......................................................... 193

4.1.3 Límite de la flecha (Cd) ............................................................. 193

4.1.4 Procedimiento de cálculo ......................................................... 193

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 197

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 197


Lección 12.5.2: Diseño para estados límite de servicio - II ................. 199

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 202

2 FLUENCIA Y RETRACCIÓN .......................................................................... 203

VI

2.1 Generalidades ........................................................................................ 203

2.2 Fluencia .................................................................................................. 204

2.2.1 Fluencia: factores que intervienen .......................................... 204

2.2.2 Funciones de fluencia

Φ y coeficiente de fluencia φ ............. 204

2.2.2.1 Definiciones .................................................................. 204

2.2.2.2 Fluencia: fórmulas alternativas .................................. 205

2.2.2.3 Fluencia: formulación de Eurocódigo 2 ..................... 206

2.3 Retracción .............................................................................................. 207

2.4 Métodos de análisis para la fluencia y la retracción ......................... 208

3 ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO: FISURACIÓN .......................................... 211

3.1 Enfoque de control satisfactorio ......................................................... 214

3.1.1 Generalidades ............................................................................ 214

3.1.2 Áreas de armadura mínima ...................................................... 214

3.2 Cálculo explícito de anchura de fisuras ............................................. 215

3.2.1 Fisuración: cálculo en estado límite ....................................... 215

3.2.2 Anchuras máximas de cálculo para fisuras: límites ............. 215

3.2.3 Cálculo de anchura de fisuras ................................................. 215

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 218

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 218


Lección 12.6.1: Uniones por esfuerzo rasante I ................................... 219

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 222

1.1 Fuerzas apliacadas a conectores ........................................................ 222

1.2 Formas básicas de conexión ............................................................... 223

2 VALORES DE CÁLCULO PARA CONECTORES .......................................... 228

3 APLICACIÓN DE LOS VALORES DE CÁLCULO ......................................... 229

4 ESPACIADO DE LOS CONECTORES ........................................................... 232

5 CONECTORES EN LOSAS FORMADAS UTILIZANDO CHAPAS PERFILADAS DE ACERO .............................................................................. 234

6 FORMAS ALTERNATIVAS DE UNIÓN .......................................................... 235

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 236

VII

ÍNDICE

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 236


Lección 12.6.2: Uniones por esfuerzo rasante II .................................. 237

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 240

2 CLASIFICACIÓN DE CONECTORES ............................................................ 241

3 CÁLCULO CON CONECTORES NO DÚCTILES .......................................... 243

4 CÁLCULO DE VIGAS SOBRE DOS APOYOS CON CONECTORES DÚCTILES ................................................................... 244

4.1 Definición de unión rígida y semirígida por esfuerzo rasante ............................................................................. 244

4.2 Método de cálculo para uniones semirrígidas por esfuerzo rasante ............................................................................. 245

4.3 Comprobación del estado límite de servicio ..................................... 249

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 251

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 251


Lección 12.6.3: Uniones por esfuerzo rasante III ................................. 253

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 256

2 CÁLCULO DE UNIONES POR ESFUERZO RASANTE EN VIGAS MIXTAS CONTINUAS ................................................................... 257

2.1 Aspectos generales .............................................................................. 257

2.2 Vigas continuas con secciones transversales críticas de la clase 1 ........................................................................................... 257

2.2.1 Caso sencillo - carga puntual única ........................................ 257

2.2.2 Casos generales ........................................................................ 260

3 CASO DE VIGAS CONTINUAS CON SECCIONES TRANSVERSALES CRÍTICAS DE LA CLASE 2 EN SUS SOPORTES INTERMEDIOS .............. 263

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 264

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 264

VIII

Lección 12.7: Losas mixtas .................................................................... 265

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 268

1.1 Definición ............................................................................................... 268

1.2 Tipos de chapas perfiladas .................................................................. 268

1.3 Conexión acero-hormigón .................................................................... 269

2 PRINCIPIOS DE CÁLCULO ........................................................................... 270

2.1 Situaciones de cálculo ......................................................................... 270

2.2 Acciones ................................................................................................ 270


2.4 Limitaciones de flecha .......................................................................... 272

2.5 Condiciones de verificación ................................................................ 272

3 COMPORTAMIENTO Y ANÁLISIS ................................................................. 274

3.1 Comportamiento de las chapas perfiladas ......................................... 274

3.2 Comportamiento de las losas mixtas ................................................. 274

3.3 Análisis de losas mixtas ...................................................................... 276

4 RASISTENCIA DE LAS SECCIONES ............................................................ 278

4.1 Resistencia a la flexión positiva .......................................................... 278

4.2 Resistencia a la flexión negativa ......................................................... 279

4.3 Resistencia a cortante vertical y a punzonamiento .......................... 280

4.4 Resistencia a esfuerzo rasante ........................................................... 281

4.5 Propiedades elásticas de las secciones transversales .................... 283

5 COMPROBACIONES ...................................................................................... 284

5.1 Comprobación de los estados límite últimos .................................... 284

5.2 Comprobación del estado límite de servicio ..................................... 285

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 286

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 286


Problema Resuelto 12.4: Diseño de una losa mixta ............................ 287

1 DATOS ............................................................................................................. 290

2 VERIFICACIÓN DE LA CHAPA PERFILADA ................................................ 293

IX

ÍNDICE

2.1 Estados límite últimos .......................................................................... 293


3 COMPROBACIÓN DE LA LOSA MIXTA ........................................................ 296


3.1.1 Carga de cálculo ....................................................................... 296

3.1.2 Flexión ........................................................................................ 296

3.1.3 Esfuerzo rasante (método m y k) ............................................ 297

3.1.4 Método de unión semirrígida (parcial) .................................... 297

3.1.5 Cortante vertical ........................................................................ 298

3.1.6 Conclusión con respecto al estado límite último .................. 299


3.2.1 Cálculos de flecha ..................................................................... 299

3.2.2 Comprobaciones ....................................................................... 300

3.2.3 Fisuración del hormigón .......................................................... 300

Lección 12.8.1: Pilares I .......................................................................... 301

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 304

2 TIPOS DE SECCIONES TRANSVERSALES PARA PILARES MIXTOS ..... 305

3 CALIDAD Y SEGURIDAD DE LOS MATERIALES ....................................... 307

4 COLAPSO POR ABOLLADURA ................................................................... 309

5 RESISTENCIA DE SECCIONES TRANSVERSALES A LAS CARGAS AXIALES ........................................................................... 309

6 RIGIDEZ Y ESBELTEZ RELATIVAS ............................................................. 312

7 RESISTENCIA DE LOS ELEMENTOS .......................................................... 314

8 RESTRICCIONES A LA APLICACIÓN DEL MÉTODO SIMPLIFICADO SEGÚN EL EUROCÓDIGO 4 ........................................................................ 316

9 EL APOYO EN PILARES MIXTOS ................................................................ 317

10 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 318

11 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 318

Lección 12.8.2: Pilares II ......................................................................... 319

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 322

2 GENERALIDADES .......................................................................................... 323

X

3 ANÁLISIS DE LOS MOMENTOS FLECTORES ............................................. 324

4 COMPRESIÓN Y FLEXIÓN UNIAXIAL .......................................................... 325

5 CURVA DE INTERACCIÓN PARA COMPRESIÓN Y FLEXIÓN COMPUESTAS ............................................................................ 326

6 COMPRESIÓN Y FLEXIÓN BIAXIAL ............................................................. 330

7 INFLUENCIA DE LOS ESFUERZOS CORTANTES ...................................... 331

8 ZONAS DE INTRODUCCIÓN DE CARGA ..................................................... 333

9 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 335

10 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 335


Problemas Resuelto 12.2: Pilares mixtos .............................................. 337

1 DATOS DE PARTIDA ...................................................................................... 340

1.1 Generalidades ........................................................................................ 340

1.2 Sistema ................................................................................................... 340

1.3 Cargas .................................................................................................... 340

1.4 Sección transversal .............................................................................. 341

1.5 Recubrimiento de hormigón y armadura ............................................ 341

2 SECCIÓN TRANSVERSAL ............................................................................ 342

2.1 Áreas ...................................................................................................... 342

2.2 Contribución de la armadura ............................................................... 342

2.3 Momento de inercia a flexión alrededor del eje Y de la sección ..... 342

2.4 Momento de inercia a flexión alrededor del eje Z de la sección ...... 342

3 VALORES BÁSICOS ...................................................................................... 343


3.2 Resistencia plástica de la sección contra cargas axiales ................ 343

3.3 Parámetros d de la sección transversal ............................................. 344

4 PANDEO ALREDEDOR DEL EJE MENOR DE LA SECCIÓN ...................... 345

4.1 Cargas de cálculo ................................................................................. 345

4.2 Rigidez efectiva ..................................................................................... 345

4.3 Esbeltez asociada ................................................................................. 345

4.4 Resistencia del elemento a cargas axiales ........................................ 345

XI

ÍNDICE

5 FLEXIÓN ALREDEDOR DEL EJE MAYOR DE LA SECCIÓN ...................... 346

5.1 Cargas de cálculo ................................................................................. 346

5.2 Rigidez efectiva ..................................................................................... 346

5.3 Esbeltez asociada ................................................................................. 346

5.4 Resistencia del elemento a cargas axiales ........................................ 346

5.5 Curva de interación de la sección transversal .................................. 347

5.5.1 Generalidades ............................................................................ 347

5.5.2 Determinación del punto D del trazado poligonal ................. 347

5.5.3 Determinación de los puntos B y C del trazado poligonal ..... 348

5.5.4 Trazado de la curva de interacción para la flexión alrededor del eje mayor ........................................... 350

5.6 Momento interno ................................................................................... 351

5.6.1 Distribución de momentos sin considerar efectos de segundo orden ..................................................................... 351

5.6.2 Valor de cálculo del momento flector ..................................... 351

5.7 Resistencia a la compresión y flexión uniaxial ................................. 352

6 VERIFICACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LA CONEXIÓN Y DEL ESFUERZO RASANTE ....................................................................... 353

6.1 Rasante longitudinal ............................................................................. 353

6.2 Resistencia a rasante del perfil metálico ........................................... 354

6.3 Resistencia al esfuerzo rasante de la parte de hormigón ................ 356

6.3.1 Tensiones en el área de contacto............................................. 356

6.4 Introducción de la carga en el pilar .................................................... 357

6.4.1 Descripción de la construcción ............................................... 357

6.4.2 Cálculo de los conectores ........................................................ 358

Lección 12.9: Edificios ............................................................................ 361

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 364

2 ACCIÓN CONJUNTA ENTRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN EDIFICIOS ................................................................................................. 366

3 COMPONENTES DE EDIFICIOS ................................................................... 367

3.1 Estructuras de forjado .......................................................................... 367

3.1.1 Forjados ..................................................................................... 368

XII

3.1.2 Disposición de las viguetas ..................................................... 369

3.1.3 Vigas mixtas .............................................................................. 369

3.1.4 Canto de los elementos estructurales .................................... 377

3.1.5 Criterios de estimación ............................................................ 378

3.2 Sistemas de pórtico para resistir cargas horizontales ..................... 378

3.3 Uniones .................................................................................................. 381

4 MÉTODOS DE MONTAJE .............................................................................. 387

5 DISEÑO SÍSMICO ........................................................................................... 389

6 SENSIBILIDAD DINÁMICA ............................................................................ 390

7 RESISTENCIA AL INCENDIO ........................................................................ 390

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 392


Lección 12.10: Puentes mixtos .............................................................. 393

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 396

2 PUENTES MIXTOS – TIPOS PRINCIPALES ................................................. 397

3 PRINCIPALES VENTAJAS DE LOS PUENTES MIXTOS .............................. 401

4 ACCIÓN ESTRUCTURAL ............................................................................... 402

4.1 Zonas de momento flector positivo .................................................... 402

4.2 Zonas de momento flector negativo ................................................... 402

4.2.1 Factores principales a considerar ........................................... 403

4.2.2 Aspectos conceptuales ............................................................ 404

5 CONEXIONES POR ESFUERZO RASANTE ................................................. 408

6 FABRICACIÓN Y MONTAJE .......................................................................... 409

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 410

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 410

Diapositivas complementarias ............................................................... 411

XIII

ÍNDICE

ÍNDICE DEL TOMO 13

DISEÑO DE UNIONES

Lección 13.1.1: Uniones en edificación ................................................. 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 COMPONENTES DE LAS UNIONES ............................................................. 5

3 TIPOS DE UNIONES ...................................................................................... 8

3.1 Empalmes de pilares (figura 8) ............................................................ 9

3.2 Bases de pilar (figura 9) ....................................................................... 10

3.3 Uniones simples viga-pilar (figura 10) ................................................ 10

3.4 Uniones rígidas viga-pilar (figura 11) .................................................. 11

3.5 Uniones simples viga-viga (figura 12) ................................................ 12

3.6 Unión rígida viga-viga (figura 13) ........................................................ 12

3.7 Uniones horizontales de arriostramiento (figura 14) ........................ 13

3.8 Uniones verticales de arriostramiento (figura 15) ............................. 13

4 CONDICIONANTES ECONÓMICOS .............................................................. 14

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 16


Lección 13.1.2: Introducción al diseño de uniones ............................. 17

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 20

2 REQUISITOS PARA EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL ................... 21

3 INFLUENCIA EN EL PROYECTO DEL TIPO DE UNIÓN .............................. 23

4 TRANSMISIÓN DE ESFUERZOS .................................................................. 27

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 35

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 35


I

ÍNDICE

Lección 13.2.1:Generalidades sobre uniones soldadas ...................... 37

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 40

2 TIPOS DE SOLDADURAS .............................................................................. 41

2.1 Soldaduras a tope ................................................................................. 41

2.2 Soldadura en ángulo ............................................................................. 41

2.3 Soldaduras de tapón y de ranura ........................................................ 42

2.4 Soldaduras por puntos ......................................................................... 42

3 DESCRIPCIÓN DE LAS SOLDADURAS – DEFINICIONES ......................... 44

4 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES ................................. 46

4.1 Metal de base ......................................................................................... 46

4.2 Metal de aportación .............................................................................. 46

5 PREPARACIÓN DE BORDES ........................................................................ 47

6 CALIDAD DE LA SOLDADURA-DISCONTINUIDADES ................................ 50

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 52

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 52


Lección 13.2.2: Uniones soldadas – Bases para el cálculo de cordones de soldadura ........................................... 53

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 56

2 CÁLCULOS EN LA SOLDADURA A TOPE .................................................. 57

2.1 Soldaduras a tope de penetración total ............................................. 57

2.2 Soldaduras a tope de penetración parcial .......................................... 57

2.3 Distribución de tensiones en soldaduras a tope ............................... 58

3 CÁLCULOS EN SOLDADURAS EN ÁNGULO .............................................. 60

3.1 Hipótesis ................................................................................................ 60

3.2 Método básico ....................................................................................... 60

3.3 Método de tensiones medias ............................................................... 61

3.4 Cordones largos .................................................................................... 62

4 CÁLCULO DE SOLDADURAS DE RANURA Y POR PUNTOS .................... 63

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 64

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 64


II

Lección 13.2.3: Uniones soldadas – Aplicaciones de cálculo de tamaños de cordón de soldadura .......................... 65

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 68

2 CORDONES DE SOLDADURA LATERALES ............................................... 70

2.1 Aplicación del método de la tensión media ....................................... 70

2.2 Aplicación del método alternativo ....................................................... 70

2.3 Resistencia de la unión igual a la resistencia del elemento ............ 70

3 CORDONES FRONTALES DE SOLDADURA .............................................. 71

3.1 Aplicación del método de la tensión media ....................................... 71

3.2 Aplicación del método alternativo ....................................................... 71

3.3 Resistencia de la unión igual a la resistencia del elemento ............ 72

4 CARGAS DESVIADAS .................................................................................. 73

5 CURVAS TENSIÓN-DEFORMACIÓN ............................................................ 75

6 SOLDADURA EN LAS ALAS NO RIGIDIZADAS ......................................... 76

7 COMPROBACIÓN DE LOS ELEMENTOS UNIDOS ..................................... 77

8 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 78

9 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 78


Lección 13.3.1: Uniones con tornillos sin pretensar ........................... 79

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 82

2 ESQUEMA DE TRANSMISIÓN DE ESFUERZOS ........................................ 83

3 DIMENSIONES DE LOS TORNILLOS .......................................................... 85

4 CLASES DE TORNILLOS ............................................................................. 86

5 DIÁMETRO DE LOS AGUJEROS ................................................................. 87

6 SECCIONES NOMINAL Y RESISTENTE A TRACCIÓN DE UN TORNILLO .......................................................................................... 88

7 RESISTENCIA A CORTADURA .................................................................... 89

7.1 Uniones normales ................................................................................. 89

7.2 Uniones largas ...................................................................................... 89

8 RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO .......................................................... 92

9 RESISTENCIA ATRACCIÓN ......................................................................... 94

10 TORNILLOS SUJETOS A CORTE Y TRACCIÓN ......................................... 95

III

ÍNDICE

11 REQUISITOS DE SEPARACIÓN ENTRE TORNILLOS ................................ 97

11.1 Bases .................................................................................................... 97

11.2 Chapas ................................................................................................. 97

11.2.1 Distancia mínima al extremo ................................................. 97

11.2.2 Distancia mínima al borde ..................................................... 97

11.2.3 Distancias máximas al extremo y al borde .......................... 97

11.2.4 Separación mínima ................................................................ 98

11.2.5 Separación máxima en barras comprimidas ....................... 98

11.2.6 Separación máxima en barras traccionadas ....................... 98

11.3 Angulares unidos por un ala ............................................................. 98

12 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 100

13 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 100

Lección 13.3.2: Uniones con tornillos pretensados ............................. 101

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 104

2 TRANSMISIÓN DE CARGA .......................................................................... 105

2.1 Uniones resistente por rozamiento ..................................................... 105

2.2 Uniones solicitadas a tracción ............................................................ 105

3 PRETENSADO EN TORNILLOS ................................................................... 108

4 APRIETE DE LOS TORNILLOS .................................................................... 109

5 TUERCAS Y ARANDELAS ........................................................................... 114

6 AGUJEROS .................................................................................................... 116

7 RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO ........................................................... 117

8 RESISTENCIA AL CORTE Y A LA TRACCIÓN ........................................... 118

9 MEDIDAS PARA UNIONES RESISTENTES POR ROZAMIENTO ............... 119

10 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 120

11 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 120

Lección 13.3.3: Particularidades de las uniones con tornillos ........... 121

1 GENERALIDADES .......................................................................................... 124

2 AGUJEROS SOBREDIMENSIONADOS Y AGUJEROS RASGADOS .......... 125

IV

3 AJUSTE DE LAS SUPERFICIES DE CONTACTO ....................................... 127

4 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO ......................... 128

5 TORNILLOS CALIBRADOS E INYECTADOS .............................................. 131

6 TORNILLOS “CONTROL DE TRACCIÓN” (CT)-ARANDELAS INDICADORAS DE CARGA ........................................................................... 134

6.1 Un tornillo de “Control de tracción” (CT) ........................................... 134

6.2 Una arandela “indicadora de carga” ................................................... 135

7 PLACAS PROTEGIDAS CONTRA LA CORROSIÓN ................................... 136

8 TORNILLOS GALVANIZADOS ...................................................................... 137

9 FRAGILIZACIÓN POR HIDRÓGENO-CORROSIÓN BAJO TENSIÓN ........ 138

10 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 139

11 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 139

Lección 13.4.1: Análisis de uniones I: Determinación de esfuerzos .... 141

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 144

2 DETERMINACIÓN DE ESFUERZOS ............................................................. 145

2.1 Esfuerzos en la unión ........................................................................... 145

2.2 Distribución de esfuerzos en la unión ................................................ 145

2.3 Hipótesis de carga básicas para elementos ...................................... 146

3 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS .................................................................. 148

3.1 Influencia de las diferencias de rigidez .............................................. 148

3.2 Centro de rotación libre y centro de rotación forzado ...................... 150

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 156

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 156


Lección 13.4.2: Análisis de uniones: Distribución de fuerzas en grupos de tornillos y soldaduras ........................... 157

1 DISTRIBUCIÓN DE FUERZAS ....................................................................... 160

1.1 Conexiones largas ................................................................................ 160

V

ÍNDICE

1.1.1 Uniones atornilladas largas cargadas en dirección longitudinal1) ....................................................... 160

1.1.2 Distribución de la tensión tangencial en cordones de soldadura largos2) ............................................................... 162

1.2 Distribución de fuerzas en conjuntos de soldadura ......................... 165

1.3 Distribución no lineal de fuerzas en el tornillo .................................. 171

1.4 Uniones híbridas ................................................................................... 173

2 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 174

3 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 174


Lección 13.4.3: Análisis de uniones: Transferencia de tracccióndirecta o compresión y cortante ................................. 175

1 TRANSFERENCIA DE ESFUERZOS DE TRACCIÓN O COMPRESIÓN AXIALES ............................................................................ 178

1.1 Soldaduras a tope ................................................................................. 178

1.2 Transferencias de cargas axiales utilizando platabandas ................ 178

1.3 Uniones a chapas de unión ................................................................. 182

2 TRANSFERENCIA DE ESFUERZOS CORTANTES ..................................... 186

3 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 192

4 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 192


Lección 13.4.4: Análisis de uniones: Resistencia a momento mediante tracción y compresión combinadas .......... 193

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 196

2 TRANSFERENCIA DE ESFUERZOS DE TRACCIÓN ................................... 197

2.1 Criterios .................................................................................................. 197

2.2 Agotamiento plástico del ala del pilar ................................................ 197

2.3 Fluencia/rotura del alma del pilar ........................................................ 204

3 TRANSFERENCIAS DE FUERZAS DE COMPRESIÓN ................................ 208

4 TRANSFERENCIA DE ESFUERZOS CORTANTES (ZONA DE CORTADURA) .............................................................................. 210

VI

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 212

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 212


Lección 13.5: Uniones simples para edificios ...................................... 213

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 216

2 UNIONES VIGA A VIGA ................................................................................ 218

3 UNIONES VIGA A PILAR .............................................................................. 220

4 JUNTAS DE SOPORTE ................................................................................. 223

5 UNIONES EN ARRIOSTRAMIENTOS .......................................................... 225

6 BASES DE SOPORTE ................................................................................... 226

7 UNIONES VIGA A PARED DE HORMIGÓN ................................................. 228

8 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 230

9 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 231


Lección 13.6: Uniones de momento para pórticos continuos ............ 233

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 236

2 SUMARIO DE LO QUE SIGNIFICA “CONTINUO” ........................................ 237

3 UNIONES RÍGIDAS Y DE RESISTENCIA PLÁSTICA COMPLETA EN LA PRÁCTICA .......................................................................................... 239

3.1 Uniones de resistencia plástica completa .......................................... 239

3.2 Uniones rígidas ..................................................................................... 239

4 FORMAS DE CONFORMAR LAS UNIONES ................................................ 241

5 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LAS UNIONES ..................... 243

5.1 Cálculo de la tracción del tornillo ....................................................... 244

5.2 El concepto equivalente de segmentos en T ..................................... 244

5.3 Filas múltiples de tornillos ................................................................... 245

5.4 Justificación para la distribución plástica de la fuerza de los tornillos ....................................................................................... 245

6 EL PÓRTICO CON CUBIERTA A DOS AGUAS ............................................ 247

VII

ÍNDICE

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 248

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 248

Lección 13.7: Uniones de rigidez plástica parcial para pórticos semicontinuos .................................................................. 249

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 252

2 DEFINICIONES .............................................................................................. 253

3 ANÁLISIS GLOBAL PLÁSTICO Y ELÁSTICO ............................................. 254

4 QUE ES LO QUE HACE QUE UNA UNIÓN SEA ADECUADA .................... 255

5 LA NECESIDAD DE RIGIDEZ ....................................................................... 257

6 DISEÑO DE UNIONES ESTÁNDAR ............................................................. 258

7 CÁLCULO DE LAS PROPIEDADES DE LA UNIÓN .................................... 261

8 DISEÑO DE UNIONES ECONÓMICO ........................................................... 263

9 PÓRTICOS SIN ARRIOSTRAMIENTO .......................................................... 264

10 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 266

11 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 266

Lección 13.8: Uniones en edificios ........................................................ 267

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 270

1.1 Tipos de uniones de empalme ............................................................. 270

1.2 Cargas en uniones de empalme .......................................................... 271

1.3 Propósito de esta lección ..................................................................... 271

2 UNIONES DE EMPALME EN BARRAS TENDIDAS ...................................... 272

2.1 Uniones de empalme atornilladas con placas ................................... 272

2.1.1 Uniones resistentes por cortadura ......................................... 272

2.1.2 Tornillos resistentes al deslizamiento .................................... 274

2.1.3 Empalmes atornillados a tracción ........................................... 274

2.2 Empalmes soldados ............................................................................. 275

2.3 Uniones especiales ............................................................................... 275

3 JUNTAS DE EMPALME EN BARRAS COMPRIMIDAS ................................ 276

3.1 Uniones de empalme atornilladas con placas ................................... 276

3.2 Uniones con tornillos y placas de extremo ........................................ 276

VIII

3.3 Empalmes totalmente soldados .......................................................... 277

3.4 Comentarios adicionales ...................................................................... 277

4 UNIONES DE EMPALME EN BARRAS SUJETAS A FLEXIÓN ................... 279

5 UNIONES DE EMPALME EN BARRAS SUJETAS A LA COMBINACIÓN DE FUERZAS AXIALES Y FLEXIÓN ........................ 281

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 282


IX

ÍNDICE

ÍNDICE DEL TOMO 14

DISEÑO PARA FATIGA

Lección 14.1: Introducción básica a la fatiga ....................................... 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

1.1 Naturaleza de la fatiga .......................................................................... 4

1.2 Como afecta la fatiga a las soldaduras .............................................. 4

1.3 Proceso de crecimiento de las fisuras ............................................... 5

2 RESISTENCIA A LA FATIGA ......................................................................... 6

2.1 Definición de la resistencia a la fatiga y de la vida de fatiga ........... 6

2.2 Factores primarios que afectan a la vida de la fatiga ....................... 6

2.3 Curva S-N ............................................................................................... 6

2.4 Efecto de la tensión media ................................................................... 7

2.5 Efecto de la resistencia mecánica ....................................................... 7

3 CLASIFICACIÓN DE LAS UNIONES ............................................................. 8

3.1 Clases de uniones ................................................................................. 8

3.2 Tipos de uniones ................................................................................... 8

3.3 Tipos de uniones más comunes ......................................................... 9

4 PARÁMETROS DE TENSIÓN POR FATIGA .................................................. 11

4.1 Área de tensión ..................................................................................... 11

4.2 Cálculo del rango de tensión

∆σ ......................................................... 11

4.3 Efectos de las concentraciones de tensión geométricas y otros efectos ....................................................................................... 11

4.4 Efectos secundarios ............................................................................. 11

5 CARGAS POR FATIGA .................................................................................. 12

5.1 Tipos de carga ....................................................................................... 12

5.2 Recuento de ciclos ............................................................................... 12

I

ÍNDICE

6 CÁLCULO DE DAÑOS ................................................................................... 14

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 15

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 15


Lección 14.2: Introducción avanzada a la fatiga .................................. 17

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 20

2 CARACTERÍSTICAS DE LAS SUPERFICIES DE ROTURA POR FATIGA ................................................................................................... 21

3 NATURALEZA DEL PROCESO DE LA FATIGA ........................................... 24

4 CARGA DE FATIGA ........................................................................................ 27

5 DATOS DE LA VIDA A LA FATIGA ................................................................ 29

5.1 Curvas de la resistencia a fatiga ......................................................... 29

5.2 Ensayos de fatiga .................................................................................. 31

5.3 Presentación de los datos de los ensayos de fatiga ......................... 32

6 FACTORES PRIMARIOS QUE AFECTAN A LA VIDA DE LA FATIGA ........ 34

6.1 Efectos del material .............................................................................. 34

6.2 Efectos de la tensión media ................................................................. 36

6.3 Efectos de la entalladura ...................................................................... 37

6.4 Efectos del tamaño ............................................................................... 39

6.5 Efectos del acabado superficial .......................................................... 41

6.6 Efectos de la tensión residual ............................................................. 42

6.7 Efectos de la corrosión ........................................................................ 43

7 PROCEDIMIENTO DE RECUENTO DE CICLOS PARA CARGAS DE AMPLITUD VARIABLE ............................................................................. 45

7.1 El método del embalse ......................................................................... 45

7.2 El método de recuento de la "Recogida de lluvia" ............................ 47

7.3 Métodos del diagrama de superación ................................................. 49

7.4 Carga en bloque .................................................................................... 51

7.5 Aspectos de la frecuencia y del espectro .......................................... 51

II

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 54

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 54

Lección 14.3: Efecto del trabajo del hombre sobre la resistencia a la fatiga de la soldadura longitudinal y transversal ......... 57

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 60

2 SOLDADURAS LONGITUDINALES ............................................................. 62

3 SOLDADURAS A TOPE TRANSVERSALES ............................................... 63

3.1 Efectos de los defectos internos ......................................................... 64

3.2 Efecto del procedimiento de soldadura .............................................. 65

4 OTRAS SOLDADURAS ................................................................................. 68

4.1 Generalidades ........................................................................................ 68

4.2 Soldaduras en ángulo transversales .................................................. 68

4.3 Uniones con carga y sin carga ............................................................ 70

5 INSPECCIÓN ................................................................................................. 71

5.1 Inspección de las soldaduras longitudinales .................................... 71

5.2 Inspección de las soldaduras a tope transversales .......................... 72

5.3 Inspección de otras soldaduras .......................................................... 73

6 ELECCIÓN DE CALIDAD .............................................................................. 74

7 CONSIDERACIONES DEL DISEÑO ............................................................. 75

8 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 76

9 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 76


Lección 14.4.1: Comportamiento de la fatiga en secciones huecas (I) ....................................................................... 77

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 80

2 ENFOQUE DE LA TENSIÓN GEOMÉTRICA O DE LA TENSIÓN DEL PUNTO CRÍTICO .................................................................................... 81

2.1 Definición del coeficiente geométrico de la tensión y del coeficiente de concentración de tensiones .............................. 81

2.2 Definición de la vida a la fatiga ........................................................... 83

III

ÍNDICE

2.3 Efecto del espesor ................................................................................ 84

2.4 Límite de fatiga ...................................................................................... 85

2.5 Clase de fatiga y curvas ∆σ-N .............................................................. 85

2.6 Fatiga de ciclo pequeño ....................................................................... 87

2.7 Procedimiento de cálculo ..................................................................... 87

3 MÉTODO DE CLASIFICACIÓN ..................................................................... 89

4 OTROS MÉTODOS ........................................................................................ 90

4.1 Método de la tensión de comparación ............................................... 90

4.2 Método del esfuerzo cortante a la penetración ................................. 90

4.3 Relación a la resistencia estática ........................................................ 90

5 EFECTO DE LOS MOMENTOS DE FLEXIÓN SECUNDARIOS .................. 91

6 CONEXIONES SIMPLES Y UNIONES .......................................................... 93

7 COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD ........................................... 94

8 DAÑO ACUMULATIVO .................................................................................. 95

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 96

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 96

Lección 14.4.2: Comportamiento de la fatiga en secciones huecas (II) ... 97

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 100

2 MODELACIÓN DE LA ESTRUCTURA ........................................................... 101

3 CONEXIONES EXTREMO CON EXTREMO Y UNIONES ............................. 104

4 MÉTODO DE LA TENSIÓN GEOMÉTRICA ................................................... 108

4.1 Curvas de referencia ............................................................................. 108

4.2 Determinación de las tensiones geométricas mediante el modelo F.E. ........................................................................................ 108

4.3 Coeficiente de concentración de tensiones ....................................... 109

4.4 Vida a la fatiga ....................................................................................... 113

5 MÉTODO DE CLASIFICACIÓN ...................................................................... 119

6 REQUISITOS GENERALES PARA LAS SOLDADURAS .............................. 121

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 122

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 122


IV

Problema Resuelto 14.3 (i) y (ii): Determinación de la resistencia a la fatiga de uniones de sección hueca mediante el método de la tensión geométrica/determinación de la resistencia a la fatiga de uniones de sección hueca de acuerdo con Eurocódigo 3 mediante el método de clasificación .................................... 123

1 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA FATIGA DE UNIONES DE SECCIÓN HUECA MEDIANTE EL MÉTODO DE LA TENSIÓN GEOMÉTRICA ............................................. 125

2 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA FATIGA DE UNIONES DE SECCIÓN HUECA DE ACUERDO CON EUROCÓDIGO 3 MEDIANTE EL MÉTODO DE CLASIFICACIÓN ...... 128

Lección 14.5: Técnicas de mejora en uniones soldadas ..................... 131

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 134

1.1 Generalidades ........................................................................................ 134

1.2 El potencial para la mejora de la resistencia a la fatiga ................... 134

2 MÉTODOS DE MEJORA – PRINCIPIOS OPERATIVOS ............................... 137

3 ALGUNOS MÉTODOS DE MEJORA Y SU EFECTO SOBRE LA RESISTENCIA A LA FATIGA ................................................................... 141

3.1 Técnicas de soldadura mejoradas ...................................................... 141

3.1.1 El perfil mejorado de la AWS ................................................... 141

3.1.2 Electrodos especiales ............................................................... 141

3.2 Rectificado ............................................................................................. 142

3.3 Refusión del borde de la soldadura .................................................... 143

3.3.1 Repaso con electrodo de wolframio en gas inerte (TIG) ...... 143

3.3.2 Repaso con fundente ................................................................ 144

3.4 Métodos de la tensión residual ........................................................... 144

3.4.1 Martilleado ................................................................................. 145

3.4.2 Granallado .................................................................................. 145

3.5 Combinaciones ...................................................................................... 146

4 APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE MEJORA A ESTRUCTURAS REALES .......................................................................... 147

V

ÍNDICE

5 MÉTODOS DE MEJORA Y REGLAS PARA EL CÁLCULO ......................... 148

5.1 Reglas actuales para el cálculo que incorporan técnicas de mejora ............................................................................................... 148

5.2 Soldaduras mejoradas y efectos del tamaño ..................................... 149

5.3 Modificaciones futuras de las reglas de cálculo ............................... 149

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 151

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 151

Lección 14.6: Comportamiento de fatiga de uniones atornilladas ..... 153

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 156

2 COMPORTAMIENTO ANTE LA FATIGA DE TORNILLOS CARGADOS A TRACCIÓN .................................................................................................. 157

2.1 Emplazamiento del colapso ................................................................. 157

2.2 Influencia de la tensión media y del material .................................... 157

2.3 La curva de cálculo de fatiga para tornillos a tracción .................... 158

2.4 Comparación entre la resistencia máxima y la resistenciaa la carga de fatiga de un tornillo ........................................................ 159

3 COMPORTAMIENTO ANTE FATIGA DE UNIONES ATORNILLADASCARGADAS A TRACCIÓN ............................................................................. 160

3.1 El principio del efecto del pretensado ................................................ 160

3.2 El efecto del emplazamiento del área de contacto ............................ 161

4 FATIGA DE UNIONES ATORNILLADAS CARGADAS A CORTANTE ......... 165

4.1 El principio de la transferencia de carga ............................................ 165

4.2 Concentración de tensiones alrededor de los agujeros ................... 165

4.3 Emplazamiento del agotamiento ......................................................... 165

5 CURVAS DE CÁLCULO DE FATIGA PARA UNIONES CARGADAS A CORTANTE .................................................................................................. 167

5.1 Tornillos no pretensados ..................................................................... 167

5.2 Tornillos pretensados ........................................................................... 167

6 OBSERVACIONES RELATIVAS A LA MAGNITUD DEL PRETENSADO ..... 168

7 RESISTENCIA A FATIGA DE LOS TORNILLOS DE ANCLAJE ................... 169

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 170

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 170

VI

Problema Resuelto 14.2: Cálculo de la vida a la fatiga de una unión tubular con tornillos de alta resistencia cargados a tracción ..... 171

1 RESUMEN ....................................................................................................... 174

2 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 175

3 COMPROBACIÓN DE LA RESISTENCIA ESTÁTICA .................................. 176

3.1 Estado límite de rotura ......................................................................... 176

3.1.1 Fuerzas internas ........................................................................ 176

3.1.2 Resistencia proyectada ............................................................ 176

3.1.2.1 Resistencia a la tracción proyectada del tubo .......... 176

3.1.2.2 Resistencia a la tracción proyectada de los tornillos .............................................................. 176

3.1.3 Condiciones ............................................................................... 177

4 CÁLCULOS DE LA VIDA A LA FATIGA ........................................................ 178

4.1 Cálculo de la vida a la fatiga para la soldadura ................................. 178

4.2 Cálculos de vida a la fatiga de los tornillos ....................................... 178

4.2.1 Pretensado de los tornillos ...................................................... 178

4.2.2 Comportamiento de los tornillos transmisores de fuerzas externas ................................................................... 179

4.2.3 Apriete del tornillo .................................................................... 180

4.2.4 Influencia del nivel del pretensado sobre la fatiga de los tornillos ........................................................................... 180

5 CONCLUSIONES ............................................................................................ 182

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 183

Lección 14.7: Análisis de la confianza y los factores de seguridad aplicados al cálculo de la fatiga ..................................... 185

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 188

2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS CURVAS S-N .......................................... 189

3 CONCEPTO DE SEGURIDAD Y COEFICIENTES PARCIALES DE SEGURIDAD ............................................................................................. 195

3.1 Determinación de los coeficientes parciales de seguridad .............. 195

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 200

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 200

VII

ÍNDICE

Lección 14.8: Conceptos básicos de cálculo de fatiga en el Eurocódigo 3 ........................................................... 201

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 204

2 IMPLICACIONES PRÁCTICAS DE LOS CRITERIOS DE DISEÑO .............. 205

2.1 Factores principales que afectan a la resistencia a fatiga ............... 205

2.2 Criterios de agotamiento por fatiga .................................................... 206

2.3 Tensiones calculadas para la evaluación de la fatiga ....................... 206

3 ESPECTRO DE LA TENSIÓN PREVISTA ..................................................... 209

3.1 Historia de la tensión ............................................................................ 209

3.2 Histograma de tensión ......................................................................... 210

4 CONCEPTO DE LA CLASIFICACIÓN DE LAS CURVAS DE CÁLCULO DE FATIGA ............................................................................. 211

5 RESULTADOS DE ENSAYOS DE FATIGA ..................................................... 214

6 REGLA DEL DAÑO ACUMULADO, CONCEPTO DEL RANGO DE TENSIÓN EQUIVALENTE ........................................................................ 215

6.1 La suma de Palmgren-Miner ................................................................ 215

6.2 Rango de tensión equivalente ............................................................. 215

6.3 Rango de tensión equivalente para una curva S-N con una constante de doble pendiente ...................................................... 215

7 EFECTOS DE LA TENSIÓN RESIDUAL ........................................................ 218

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 220

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 220

Lección 14.9: Eurocódigo 3: Clasificación de detalles constructivos .................................................................... 221

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 224

2 PRESENTACIÓN GENERAL DEL ESTUDIO DEL CASO ............................. 225

3 NOTAS SOBRE LAS FIGURAS DETALLADAS 2-7 DEL ESTUDIO DEL CASO ............................................................................. 228

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 246


VIII

Problema Resuelto 14.1: Cálculo de la vida a la fatiga para detalles soldados en las vigas de un puente-grúa ........................................ 247

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 250

2 CARGA Y CICLOS APLICADOS ................................................................... 251

3 CATEGORIZACIÓN ......................................................................................... 252

4 CÁLCULOS DE LAS TENSIONES ................................................................. 253

5 EVALUACIÓN PARA EL CARRO DE PUENTE-GRÚA TRANSPORTANDO LA CARGA MÁXIMA DE 15 TONELADAS (150 kN) ..... 256

5.1 Los daños causados por las tensiones de flexión pueden calcularse utilizando la ecuación: ........................................................... 256

5.2 Daños bajo carga máxima debidos a las tensiones tangenciales ..... 257

5.3 Evaluación para las tensiones de compresión directasproducidas por las cargas por rueda locales ........................................ 257

6 EVALUACIÓN PARA EL CARRO DE PUENTE-GRÚA EN RETORNO VACÍO ..................................................................................... 258

7 EVALUACIÓN PARA EL CARRO EN RETORNO CON UNA CARGA DE 7 TONELADAS (70 kN) ............................................................................ 259

8 COMBINACIÓN DE LOS DAÑOS CALCULADOS Y DETERMINACIÓN DE LA VIDA A LA FATIGA ............................................................................. 260

9 CONCLUSIÓN ................................................................................................. 261

Lección 14.10: Fundamentos de la mecánica de la fractura ............... 263

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 266

2 ANTECEDENTES DE LA MECÁNICA DE LA FRACTURA MODERNA ..... 267

3 EFECTOS DEL MODO DE CARGA .............................................................. 269

4 EFECTOS DE LA GEOMETRÍA DE LA GRIETA .......................................... 270

5 EFECTOS DE LA GEOMETRÍA DEL COMPONENTE FINITO .................... 272

6 EFECTOS DE LA FLUENCIA LOCAL EN LA PUNTA DE LA GRIETA ....... 274

7 LA IMPORTANCIA DEL COEFICIENTE DE INTENSIDAD DE TENSIÓN ... 275

8 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 276

9 REFERENCIAS .............................................................................................. 276


IX

ÍNDICE

Lección 14.11: Análisis de tensiones en cuerpos fracturados ........... 277

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 280

2 SOLUCIÓN BÁSICA PARA UN RANGO DE TENSIÓN EN UN PROBLEMADE ELASTICIDAD PLANA ............................................................................. 281

2.1 Método de Westergaard ........................................................................ 281

2.2 Definición de z (o de sus derivadas) para el caso de una grieta a través del espesor de longitud 2a en una placa infinita (figura 2) ............................................................. 282

2.3 Determinación de z en el caso del problema de Griffith ................... 283

3 RANGO DE TENSIÓN ELÁSTICO EN EL BORDE DE LA GRIETABAJO CONDICIONES DE APERTURA GENERALES .................................. 284

4 PLASTICIDAD ................................................................................................. 285

4.1 El modelo de Irwin ................................................................................ 285

4.2 Contorno de la zona plástica en base a los criterios de Von Mises y Tresca (figura 5) ................................................................................. 286

4.2.1 Criterio de Von Mises ................................................................ 286

4.2.2 Criterio de Tresca ...................................................................... 287

5 MODELO DE LA FLUENCIA DEL FRENTE DE LA GRIETA DE D. S. DUGDALE (1960) Y BAREN BLATT (1962) ................................... 288

5.1 Dimensión de la zona plástica ............................................................. 288

5.2 Desplazamiento de la apertura del borde de la grieta ...................... 289

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 290

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 291

Lección 14.12: Determinación de los factores de intensidad de tensión ....................................................................... 293

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 296

2 SOLUCIONES ANALÍTICAS .......................................................................... 298

3 EL PRINCIPIO DE BUECKNER Y LAS FUNCIONES DE PESO .................. 300

4 ANÁLISIS DE LOS ELEMENTOS FINITOS DE CUERPOS FRACTURADOS ............................................................................................. 303

5 SOLUCIONES TESTIGO A PARTIR DE ECUACIONES PARAMÉTRCAS ..... 305

6 EFECTOS DE LA PLASTICIDAD ................................................................... 310

X

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 311

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 311

APÉNDICE ........................................................................................................... 313

Lección 14.13: Mecánica de la fractura aplicada a la fatiga ................ 317

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 320

2 COMPORTAMIENTO DE LA PROPAGACIÓN DE LA GRIETA EN LA MECÁNICA DE LA FRACTURA ......................................................... 321

3 DETERMINACIÓN DE LA VIDA BAJO AMPLITUD CONSTANTE ............... 322

4 CARGA DE AMPLITUD VARIABLE ............................................................... 324

5 EFECTOS UMBRAL ....................................................................................... 326

6 EFECTOS DE LAS TENSIONES RESIDUALES ............................................ 328

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 329

Lección 14.14: Mecánica de la fractura: Aplicaciones en ingenieríaestructural ...................................................................... 331

1 SEGURIDAD, DURABILIDAD Y CONFIANZA ............................................... 334

1.1 Introducción a los conceptos de seguridad y resistencia ................ 334

1.2 Conceptos de la propagación de los daños ...................................... 335

1.3 Conceptos del proyecto que consideran los daños .......................... 337

1.4 Análisis de la confianza y del riesgo .................................................. 340

2 METODOLOGÍA DE LA PREDICCIÓN DE LA VIDA ..................................... 342

2.1 Introducción ........................................................................................... 343

2.2 Efectos del comportamiento de la propagación de grieta ................ 343

2.2.1 Tamaño inicial de la grieta ....................................................... 343

2.2.2 Carga .......................................................................................... 344

2.2.3 Propiedades del material .......................................................... 344

2.2.4 Propiedades de la estructura ................................................... 345

2.2.5 Longitud crítica de la grieta ..................................................... 345

2.3 Modelos de predicción de la propagación de la grieta de fatiga ..... 345

2.3.1 Distribución inicial del defecto ................................................ 346

2.3.2 Utilización .................................................................................. 346

XI

ÍNDICE

2.3.3 Propiedades del material .......................................................... 347

2.3.4 Análisis del coeficiente de intensidad de tensión del borde de la grieta ................................................................ 347

2.3.5 Modelos de integración de los daños ..................................... 348

2.3.6 Longitud final de la grieta ........................................................ 349

3 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 350

4 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 350


Lección 14.15: Mecánica de la fractura aplicada "ad hoc" ................. 353

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 356

2 DESARROLLO DEL PERFIL DE LA GRIETA ............................................... 357

3 INICIACIÓN MÚLTIPLE DE LAS GRIETAS ................................................... 360

4 CRITERIOS DE AGOTAMIENTO FINAL ........................................................ 362

5 TRATAMIENTOS AVANZADOS ...................................................................... 365

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 366

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 366

XII

ÍNDICE DEL TOMO 15

ESTRUCTURAS TUBULARES

Lección 15.1: Aplicación de perfiles tubulares en estructuras de acero ............................................................................ 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 PROPIEDADES MECÁNICAS Y GEOMÉTRICAS DE LOS PERFILES TUBULARES ................................................................................................... 5

2.1 Propiedades mecánicas ....................................................................... 5

2.2 Propiedades geométricas .................................................................... 5

2.3 Carga de tracción .................................................................................. 5

2.4 Carga de compresión ........................................................................... 5

2.5 Torsión ................................................................................................... 8

2.6 Flexión .................................................................................................... 8

2.7 Fatiga (véase también la lección 14.5) ................................................ 10

3 OTROS ASPECTOS DE LA APLICACIÓN DE PERFILES TUBULARES .... 11

3.1 Coeficiente aerodinámico ..................................................................... 11

3.2 Protección frente a la corrosión .......................................................... 12

3.3 Utilización del hueco interno ............................................................... 13

3.3.1 Rellenado con hormigón .......................................................... 13

3.3.2 Protección frente al incendio mediante circulación de agua y rellenado de hormigón .......................................................... 13

3.3.3 Calefacción y ventilación ......................................................... 14

3.3.4 Otras posibilidades ................................................................... 14

3.3.5 Estética ....................................................................................... 14


4.1 Aspectos de la fabricación .................................................................. 15

I

ÍNDICE

4.2 Soldadura ............................................................................................... 15

4.3 Preparación de los extremos ............................................................... 17

4.4 Doblado .................................................................................................. 18

4.5 Atornillado ............................................................................................. 19

5 APLICACIONES ............................................................................................. 23

5.1 Pilares ..................................................................................................... 23

5.2 Viga en celosía planas .......................................................................... 24

5.3 Vigas de celosías multiplano ............................................................... 24

5.4 Estructuras espaciales ......................................................................... 26

5.5 Estructuras mixtas ................................................................................ 26

6 FILOSOFÍA DE DISEÑO ................................................................................ 28

7 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE UNA VIGA EN CELOSÍA DE PERFIL TUBULAR (CIRCULAR O RECTANGULAR) ................................................ 30

8 RAZONES PARA UTILIZAR PERFILES TUBULARES ................................ 32

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 34

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 34

Problema Resuelto 15.1: Uniones tubulares ......................................... 35

1 RESUMEN ....................................................................................................... 38

2 EJEMPLO DE CÁLCULO PARA UNA VIGA EN CELOSÍA DE PERFILES TUBULARES CIRCULARES .......................................................................... 39

2.1 Planteamiento del cálculo (A) .............................................................. 39

2.2 Resistencia de las uniones en el cordón inferior .............................. 41

2.3 Resistencia de las uniones en el cordón superior ............................ 43

2.4 Resistencia de las uniones en el cordón superior ............................ 44

2.5 Resumen de las uniones en K 3-11 ..................................................... 46

2.6 Ayuda gráfica para el cálculo .............................................................. 46

2.7 Planteamiento de cálculo (B) ............................................................... 47

3 VIGA EN CELOSÍA DE PERFILES TUBULARES RECTANGULARES ....... 49

3.1 Efecto de la excentricidad .................................................................... 50

3.2 Evaluación de la resistencia de la Unión 2 ........................................ 51

4 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 55

II

Lección 15.2: Comportamiento y diseño de uniones soldadas entre perfiles tubulares bajo cargas predominantes estáticas ................................................. 57

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 60

2 CRITERIOS Y MODOS DE COLAPSO ......................................................... 61

3 MODELOS ANALÍTICOS .............................................................................. 63

3.1 Modelo de anillo (figura 3a) ................................................................. 63

3.2 Modelo de corte por punzonamiento (arrancamiento) ...................... 64

3.3 Modelo de cortante ............................................................................... 65

4 VALIDEZ DE LOS ENSAYOS ........................................................................ 66

5 FÓRMULAS DE RESISTENCIA PARA UNIONES CARGADAS AXIALMENTE ................................................................................................ 67

6 OTROS TIPOS DE UNIONES U OTRAS CONDICIONES DE CARGA ........ 69

6.1 Tipos especiales de uniones de perfiles tubulares circulares soldados ................................................................................................. 69

6.2 Chapa o perfil I conectado a cordones de perfil tubular circular .... 69

6.3 Uniones de perfiles tubulares circulares cargadas por momentos flectores ................................................................................................. 69

6.4 Uniones de perfiles tubulares circulares multiplano (uniones KK y TT) ................................................................................. 69

7 DIAGRAMAS DE CÁLCULO ......................................................................... 75

8 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO PARA UNIONES DE VIGAS EN CELOSÍA .................................................................................................. 77

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 78

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 78

Lección 15.3: Comportamiento y diseño de uniones soldadas entre perfiles tubulares rectangulares bajo cargas predominantemente estáticas ........................................ 79

1 CRITERIOS Y MODOS DE COLAPSO .......................................................... 83

2 MODELOS ANALÍTICOS ................................................................................ 85

2.1 Modelo de las líneas de fluencia ......................................................... 85

2.2 Modelo del corte por punzonamiento (arrancamiento) ..................... 86

2.3 Modelo del ancho eficaz de la barra de relleno ................................. 87

III

ÍNDICE

2.4 Modelo de colapso por cortante del cordón ...................................... 88

2.5 Modelo de resistencia de la pared del cordón o modelo de pandeo local ..................................................................................... 89

3 VALIDEZ DE LOS ENSAYOS ......................................................................... 90

4 FÓRMULAS DE RESISTENCIA DE UNIONES PARA UNIONES CARGADAS AXIALMENTE ............................................................................ 92

5 OTROS TIPOS DE UNIONES U OTRAS CONDICIONES DE CARGA ......... 98

5.1 Uniones entre barras de relleno de perfil tubular circular y cordón de perfil tubular rectangular ................................................................ 98

5.2 Chapa o perfil I conectado a cordón de perfil tubular rectangular .. 98

5.3 Uniones entre perfiles tubulares rectangulares cargadas por momentos flectores ....................................................................... 98

5.4 Uniones de perfiles tubulares rectangulares multiplano (uniones en KK y TT) ............................................................................ 98

6 DIAGRAMAS DE CÁLCULO .......................................................................... 102

7 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA UNIONES EN VIGAS EN CELOSÍA ................................................................................................... 104

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 105

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 105

IV

ÍNDICE DEL TOMO 16

SISTEMAS ESTRUCTURALES: EDIFICIOS

Lección 16.1.1: Edificios de una sola planta: Introducción y estructura primaria .................................................... 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 ANATOMÍA Y PROYECTO DE LA ESTRUCTURA ........................................ 5

2.1 Cerramiento ........................................................................................... 5

2.2 Elementos secundarios ........................................................................ 6

2.3 La estructura ......................................................................................... 6

2.3.1 Estructuras sencillas ................................................................ 9

2.3.2 Estructuras de pórticos ............................................................ 10

2.3.3 Cerchas de celosía .................................................................... 10

3 CARGA ............................................................................................................. 14

3.1 Cargas gravitatorias externas .............................................................. 14

3.2 Cargas de viento ................................................................................... 14

3.3 Cargas gravitatorias internas .............................................................. 14

3.4 Grúas ........................................................................................................ 14

3.5 Otras acciones ...................................................................................... 15

4 FABRICACIÓN ................................................................................................ 17

5 TRANSPORTE ................................................................................................ 18

6 MONTAJE ........................................................................................................ 19

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 20

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 20


I

ÍNDICE

Lección 16.1.2: Edificios de una sola planta: Cerramientos y estructura secundaria ............................................... 21

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 24

2 SISTEMAS DE CERRAMIENTO ..................................................................... 25

2.1 Revestimiento de la cubierta ............................................................... 27

2.2 Cerramiento de paredes ....................................................................... 28

3 RESISTENCIA A LA CARGA DE LOS CERRAMIENTOS ............................ 29

4 FORMAS DE LAS CORREAS Y LOS CARRILES ........................................ 33

4.1 Perfiles laminados en frío .................................................................... 33

4.2 Perfiles laminados en caliente ............................................................. 34

5 RESISTENCIA A LAS CARGAS DE LAS CORREAS Y LOS CARRILES ..... 35

6 ARRIOSTRAMIENTO DE LA ESTRUCTURA PRINCIPAL ............................ 40

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 42

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 42

Problema Resuelto 16.1: Diseño de un edificios industrial simple .... 43

1 EL PROBLEMA ............................................................................................... 46

2 TIPOS DE BARRAS ........................................................................................ 48

2.1 Cerramiento ........................................................................................... 48

2.1.1 Cobertura ................................................................................... 48

2.1.2 Chapado de las paredes ........................................................... 48

3 CÁLCULO PRELIMINAR DE ESTRUCTURAS METÁLICAS ....................... 49

3.1 Cargas .................................................................................................... 49

3.2 Evaluación de la carga sobre la cubierta ........................................... 49

3.3 Evaluación de la carga de viento sobre la estructura ....................... 50

3.4 Cálculo de las correas .......................................................................... 52

3.4.1 Correa en Z laminada en frío ................................................... 52

3.4.2 Cálculo de los carriles laterales .............................................. 53

3.4.2.1 Carril en Z laminado en frío ........................................ 53

3.5 Diseño preliminar del pórtico principal de la cubierta ...................... 53

3.5.1 Trayectorias de carga ............................................................... 54

3.5.2 Proyecto preliminar - nudos de la cercha articulados .......... 55

II

3.6 Cálculos preliminares ........................................................................... 56

3.6.1 Cargas (excluido el viento) - basadas en una anchura total del chapado de 30,6 m ..................................................... 56

3.6.2 Tamaño inicial de las barras .................................................... 56

3.7 Casos de carga (cargas características) ............................................ 58

3.8 Análisis ................................................................................................... 59

4 PROYECTO FINAL ......................................................................................... 64

4.1 Cordón superior .................................................................................... 64

4.2 Cordón inferior ...................................................................................... 66

4.3 Barras internas ...................................................................................... 67

4.4 Comparación de los tamaños de las barras ...................................... 68

4.5 Cálculo de apoyos ................................................................................ 69

4.6 Estructura metálica de las crujías terminales .................................... 77

4.6.1 Cabios de la crujía terminal ..................................................... 78

4.6.2 Apoyos de la pared del testero ................................................ 81

4.7 Arriostramiento ..................................................................................... 82

4.7.1 Arriostramiento de la cubierta (en ambos extremos del edificio) - figuras 9 y 10 ...................................................... 82

4.7.2 Arriostramiento de las paredes del testero (en ambos extremos del edificio) (figura 12) ............................................. 84

4.7.3 Arriostramiento longitudinal de la pared lateral (en ambos extremos del edificio) (figura 13) ............................................. 84

4.8 Base del apoyo ...................................................................................... 85

4.8.1 Pernos de sujeción (cuatro) ..................................................... 86

4.8.2 Soldaduras ................................................................................. 87

5 CIMIENTOS ..................................................................................................... 88

6 PLAN DE CONJUNTO FINAL DEL PÓRTICO .............................................. 89

Lección 16.2: Análisis de pórticos: Introducción y análisis elástico ............................................................ 91

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 94

2 ANÁLISIS ELÁSTICO DE PÓRTICOS ........................................................... 97


2.2 Imperfecciones ...................................................................................... 98

III

ÍNDICE

2.3 Análisis global de segundo orden ...................................................... 99

2.4 Análisis global de primer orden .......................................................... 100

3 CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PÓRTICOS CON PERFILES DE SECCIÓN VARIABLE Y REGLAS DE PROYECTO ASOCIADAS ..................................................... 101

4 DISEÑO PRÁCTICO Y FABRICACIÓN DE PÓRTICOS CON PERFILES DE SECCIÓN VARIABLE ............................................................................... 105

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 108

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 108

Lección 16.3: Análisis de pórticos: análisis plástico .......................... 109

1 EL PÓRTICO DE ACERO ACTUAL .............................................................. 112

2 REQUISITOS DEL ANÁLISIS PLÁSTICO .................................................... 114

3 APLICACIÓN DEL ANÁLISIS PLÁSTICO A UNA VIGA .............................. 117

4 APLICACIÓN DEL ANÁLISIS PLÁSTICO A UN PÓRTICO SIMPLE .......... 121

5 PRINCIPIO DE LOS TRABAJOS VIRTUALES ............................................. 123

6 MÉTODO DE ANÁLISIS PLÁSTICO ............................................................. 124

7 APLICACIÓN DEL MÉTODO DE ANÁLISIS RÍGIDO-PLÁSTICOSIMPLE AL DISEÑO DE UN PÓRTICO INCLINADO ................................... 126

8 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 128

9 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 128


ANEXO A: ALGUNAS REGLAS DE CÁLCULO PARA PÓRTICOS SIMPLES .... 129

Problema Resuelto 16.3: Cálculo de un pórtico mediante el análisis rígido-plástico ............................. 135

1 DIMENSIONES DEL PÓRTICO ...................................................................... 138

2 ACCIONES ...................................................................................................... 139

3 CMBINACIONES DE CARGA DE CÁLCULO ................................................ 140

4 COMBINACIONES DE CARGA PARA EL ESTADO LÍMITE ÚLTIMO .......... 141

5 IMPERFECCIONES ........................................................................................ 142

6 CARGAS DE CÁLCULO PARA EL ELU: COMBINACIÓN PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE LOS PERFILES DE ACERO ......................... 144

IV

7 DIMENSIONAMIENTO INICIAL DEL PERFIL: CABIO, APOYO Y NUDO DE LOS ALEROS ............................................................................ 145

8 ESTABILIDAD DEL PÓRTICO Y COEFICIENTE DE AMPLIFICACIÓN ....... 147

9 COMPROBACIÓN DETALLADA DEL PROYECTO ....................................... 152

APÉNDICE 1: CÁLCULO DE LA RELACIÓN CRÍTICA DE CARGA, VSd/Vcr ... 164

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 166

Lección 16.4: Vigas carril de puentes grúa .......................................... 167

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 170

1.1 La viga-carril de puente-grúa y la estructura ..................................... 170

2 TIPOS DE GRÚA ............................................................................................ 174

2.1 Clasificación de las grúas .................................................................... 174

3 CARRILES DE RODADURA .......................................................................... 176

3.1 Juntas de los carriles ........................................................................... 177

3.2 Fijaciones de los carriles ..................................................................... 177

4 CARGAS SOBRE LA VIGA-CARRIL DEL PUENTE-GRÚA ......................... 179

4.1 Transmisión de cargas al ala superior ................................................ 180

5 SELECCIÓN DE LA VIGA-CARRIL DEL PUENTE-GRÚA ........................... 181

5.1 Proporciones óptimas de las vigas ..................................................... 182

6 PROYECTO DE LA VIGA-CARRIL DEL PUENTE-GRÚA ............................. 183

6.1 Detalles de la unión entre la viga-carril y el soporte ........................ 184

6.2 Comdiciones de rigidez ........................................................................ 185

6.3 Rigidizadores del alma ......................................................................... 185

6.4 Esfuerzos transversales y pandeo por torsión lateral ...................... 186

6.5 Criterios de fatiga .................................................................................. 187

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 188

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 188

Lección 16.5: Celosías espaciales ......................................................... 189

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 192

1.1 Definiciones ........................................................................................... 192

1.2 Precedentes históricos ......................................................................... 192

V

ÍNDICE

1.3 Tipos de sistemas ................................................................................. 194

1.3.1 Introducción ............................................................................... 194

1.3.2 Entramados bidimensionales .................................................. 195

1.3.2.1 Entramados de una sola capa .................................... 195

1.3.2.2 Entramados de doble capa ......................................... 195

1.3.3 Bóbedas cilíndricas .................................................................. 197

1.3.4 Cúpulas ...................................................................................... 199

2 DISEÑO DE SISTEMAS DE CELOSÍAS ESPACIALES ................................ 201

2.1 Diseño conceptual ................................................................................ 201

2.2 Método de proyecto .............................................................................. 201

2.3 Dimensionamiento inicial ..................................................................... 203

2.4 Elección del sistema estructural ......................................................... 205

2.5 Procedimiento de cualificación ........................................................... 207

3 ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS DE CELOSÍAS ESPACIALES ..................... 210

3.1 Métodos de análisis .............................................................................. 211

3.2 Hipótesis de cálculo ............................................................................. 211

3.3 Límite de validez de los métodos descritos ....................................... 212

3.4 Método de desplazamiento .................................................................. 213

4 FABRICACIÓN DE CELOSÍAS ESPACIALES ............................................... 214

4.1 Introducción ........................................................................................... 214

4.2 El sistema estructural ........................................................................... 214

4.3 Métodos de fabricación y montaje ...................................................... 216

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 218

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 218


Lección 16.6: Estructuras especiales de una sola planta ................... 219

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 222

1.1 Generalidades ........................................................................................ 222

1.2 Seguridad ............................................................................................... 222

2 ALGUNOS TIPOS ANTIGUOS DE ESTRUCTURAS ESPECIALES DE UNA SOLA PLANTA ................................................................................ 225

2.1 La cubierta en diente de sierra ............................................................ 226

VI

2.2 Techos de "paraguas" y de "mariposa" ............................................. 226

2.3 Cubiertas arqueadas ............................................................................. 226

2.4 Estructuras pretensadas ...................................................................... 226

2.5 Cúpulas .................................................................................................. 227

3 ESTRUCTURAS ATIRANTADAS Y PESADAS .............................................. 230

3.1 Generalidades ........................................................................................ 230

3.2 Rigidez bajo carga transversal ............................................................ 232

3.3 Anclaje .................................................................................................... 236

4 TIPOS ADICIONALES DE ESTRUCTURAS ESPECIALES .......................... 238

4.1 Hangares ................................................................................................ 238

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 239

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 239

Lección 16.7: Anatomía de edificios de varias plantas ....................... 241

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 244

2 ESTRUCTURA PRIMARIA ............................................................................. 245

2.1 Elementos bajo carga vertical ............................................................. 245

2.1.1 Suelos ......................................................................................... 245

2.1.2 Estructura .................................................................................. 247

2.2 Arriostramiento a carga horizontal ..................................................... 253

2.2.1 Sistemas arriostrados ............................................................... 253

2.2.2 Sistemas rígidos ........................................................................ 255

2.2.3 Edificios altos ............................................................................ 256

3 ELEMENTOS SECUNDARIOS Y ACABADOS .............................................. 258

4 REQUISITOS DE SERVICIO ........................................................................... 260

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 261

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 261


Lección 16.8: Clasificación de pórticos de varias plantas .................. 263

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 266

2 SISTEMAS DE ARRIOSTRAMIENTO ............................................................ 267

VII

ÍNDICE

2.1 Introducción ........................................................................................... 267

2.2 Definición teórica .................................................................................. 268

2.3 Definición del Eurocódigo .................................................................... 268

3 PÓRTICOS RÍGIDOS ...................................................................................... 269

3.1 Introducción ........................................................................................... 269



4 PÓRTICOS ARRIOSTRADOS Y SIN ARRIOSTRAR .................................... 273

4.1 Introducción ........................................................................................... 273



5 PÓRTICOS TRASLACIONALES/INTRASLACIONALES .............................. 275

5.1 Introducción ........................................................................................... 275



6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 278

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 278


Lección 16.9: Métodos de análisis para pórticos de varias plantas .. 279

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 282

2 OBJETIVOS Y CONSIDERACIONES PRELIMINARES ................................ 283

3 ACCIONES ...................................................................................................... 285

3.1 Acciones permanentes ......................................................................... 285

3.2 Acciones variables - carga impuesta .................................................. 285

3.3 Acciones variables - cargas del viento ............................................... 285

3.4 Fenómenos sísmicos ............................................................................ 287

3.5 Temperatura ........................................................................................... 288

4 ESTADOS LÍMITE ........................................................................................... 289



5 CLASIFICACIÓN DE PÓRTICOS ................................................................... 293

VIII

5.1 Clasificación como arriostrado/sin arriostrar .................................... 293

5.2 Clasificación como traslacional o intraslacional ............................... 293

6 CONSIDERACIÓN DE LAS IMPERFECCIONES .......................................... 294

7 MODELO Y MÉTODO DE ANÁLISIS ............................................................. 295

7.1 Pórticos simples ................................................................................... 295

7.2 Pórticos continuos ................................................................................ 296

7.2.1 Análisis elástico de primer orden ............................................ 296

7.2.2 Análisis plástico global ............................................................ 297

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 300

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 300

Lección 16.10: Edificios de varias plantas arriostrados e intraslacionales ........................................................... 301

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 304

2 ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA ............................................................. 306

2.1 Sistemas de arriostramiento ................................................................ 306

2.2 Pórticos simples ................................................................................... 310

2.3 Forjados ................................................................................................. 313

3 PROYECTO DE LA ESTRUCTURA ............................................................... 315

3.1 Cargas y sus combinaciones .............................................................. 315

3.2 Cálculo de las vigas .............................................................................. 315

3.3 Cálculo de los pilares ........................................................................... 317

3.4 Sistema de arriostramiento .................................................................. 318

3.5 Uniones .................................................................................................. 320

4 MONTAJE ........................................................................................................ 321

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 322

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 322


Lección 16.11: Influencia de las uniones en el comportamiento de los pórticos ............................................................... 323

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 326


IX

ÍNDICE

2.1 Influencia de la flexibilidad de las uniones en la estabilidad elástica de los pórticos ........................................................................ 328

2.2 Influencia de la flexibilidad de la unión en la resistencia del pórtico .............................................................................................. 331

2.3 Influencia de la resistencia de la unión en el comportamiento del pórtico .............................................................................................. 333

3 MODELIZACIÓN DE LA UNIÓN .................................................................... 334

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 337

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 337

Lección 16.12: Método simplificado de cálculo para pórticos de poca altura ................................................................ 339

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 342

2 EL MÉTODO ................................................................................................... 343

3 ÁMBITO ........................................................................................................... 346

4 ANÁLISIS GLOBAL PARA ESTADOS ÚLTIMOS EXTREMOS .................... 350

5 CÁLCULO DE VIGAS PARA ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS .......................... 353

6 CÁLCULO DE PILARES EN ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS .......................... 354

7 CÁLCULO PARA EL ESTADO LÍMITE DE SERVICIO .................................. 355

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 357

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 357

Problema Resuelto 16.2: Diseño según el momento del viento de edificios de varias plantas ...................... 359

1. PÓRTICOS Y CARGAS .................................................................................. 362

2. IMPERFECCIONES DEL PÓRTICO ............................................................... 365

3. FUERZAS HORIZONTALES EQUIVALENTES .............................................. 366

4. COMBINACIONES DE ACCIONES DEL ELU ............................................... 367

4.1 Cargas Muertas e Impuestas ............................................................... 367

4.2 Cargas Muertas y de Viento ................................................................. 367

4.3 Cargas Muertas, Impuestas y de Viento ............................................. 368

5. ANÁLISIS DEL PÓRTICO SOMETIDO A FUERZAS HORIZONTALES ....... 370

5.1 Cargas Muertas e Impuestas ............................................................... 371

X

5.2 Cargas Muertas y de Viento ................................................................ 372

5.3 Cargas Muertas, Impuestas y de Viento ............................................ 373

6 VIGA DE FORJADO ...................................................................................... 374

6.1 Cargas Muertas e Impuestas .............................................................. 374


6.3 Carga Muerta, Impuesta y de Viento .................................................. 376

7 CÁLCULO DE APOYOS ................................................................................ 377




8 APOYO INTERNO .......................................................................................... 378



9 APOYO INTERNO: TERCERA PLANTA ....................................................... 379



9.3 Patrón de Carga Impuesta .................................................................. 382

10 APOYO EXTERNO ......................................................................................... 384



11 APOYO EXTERNO: TERCERA PLANTA ...................................................... 386



12 RESUMEN DEL CÁLCULO DE ELEMENTOS EN ELU ............................... 389

13 MOMENTOS Y ESFUERZOS INTERNOS EN LAS CONEXIONES ............. 390




Lección 16.13: Proyecto de pórticos de varias plantas con resistenciaplástica parcial y uniones semirrígidas ....................... 393

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 396


XI

ÍNDICE

3 RELACIÓN ENTRE EL COMPORTAMIENTO DEL PÓRTICO Y DE LAS UNIONES ....................................................................................... 405

4 UNIONES CALCULADAS PLÁSTICAMENTE EN PÓRTICOS CALCULADOS ELÁSTICAMENTE ................................................................ 407

5 UNIONES CALCULADAS ELÁSTICAMENTE EN PÓRTICOS CALCULADOS PLÁSTICAMENTE ................................................................ 408

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 409

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 409

Lección 16.14: Métodos de análisis de pórticos de nudos rígidos .... 411

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 414

2 ENFOQUE DEL EUROCÓDIGO 3 DEL ANÁLISIS Y CÁLCULO ................. 415

2.1 Enfoque general .................................................................................... 415

2.2 Efectos de segundo orden ................................................................... 415

2.3 Imperfecciones ...................................................................................... 417

2.3.1 Práctica habitual ........................................................................ 417

2.3.2 Definiciones y requisistos del Eurocódigo 3 ......................... 417

3 MÉTODOS DE ANÁLISIS ELÁSTICO GLOBAL ........................................... 419

3.1 Premisa .................................................................................................. 419

3.2 Análisis elástico global de primer orden ............................................ 419

3.3 Análisis elástico global de segundo orden ........................................ 420

3.3.1 Efectos locales de segundo orden (P-delta) .......................... 421

3.3.2 Efectos de segundo orden globales (P-Delta) ....................... 422

3.3.3 Evaluación aproximada de los efectos de segundo orden ..................................................................... 422

3.4 Cálculo de fuerzas y momentos externos .......................................... 422

3.4.1 Efectos de las deformaciones ................................................. 422

3.4.2 Pórticos arriostrados ................................................................ 423

3.4.3 Pórticos intraslacionales .......................................................... 423

3.4.4 Métodos de cálculo para el análisis elástico de pórticos traslacionales (métodos directos e indirectos) ..................... 424

3.5 Requisitos de las secciones transversales ........................................ 425

4 MÉTODOS DE ANÁLISIS PLÁSTICO GLOBAL ........................................... 426

4.1 Análisis rígido-plástico ......................................................................... 426

XII

4.1.1 Hipótesis, limitaciones y requisitos de las secciones transversales ............................................................................. 426

4.1.2 Cálculo del multiplicador de clapso de las cargas ................ 427

4.2 Análisis elástico-perfectamente plástico ............................................ 427

4.2.1 Requisistos de las secciones transversales .......................... 428

4.3 Análisis elastoplástico ......................................................................... 428

4.3.1 Requisitos de las secciones transversales ............................ 429

4.4 Cálculo de esfuerzos y momentos ...................................................... 430

4.4.1 Análisis plástico de pórticos traslacionales .......................... 430

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 431

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 431


Lección 16.15: Proyecto de edificios altos ........................................... 433

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 436

2 EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS .................................................................. 438

2.1 Sistemas de pórticos a cortante ......................................................... 438

2.2 Sistema de triangulación y pórtico a cortante ................................... 439

2.3 Pórticos, celosías verticales, perimetrales y de conexión ............... 440

2.4 El tubo porticado .................................................................................. 441

2.5 El tubo triangulado ............................................................................... 445

2.6 Sistema de tubos agrupados o tubo modular ................................... 446

2.7 Sistemas mixtos de acero y hormigón ............................................... 448

2.7.1 Sistemas de tubos compuestos .............................................. 449

2.7.2 Sistemas arriostrados en el núcleo ......................................... 449

3 ESTRUCTURAS ALTAS ................................................................................. 451

3.1 Superestructura o megaestructura ..................................................... 451

3.2 Supertubos triangulados ...................................................................... 456

4 SISTEMAS DE ACERO VISTO ....................................................................... 457

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 459

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 459

DIAPOSITIVAS COMPLEMENTARIAS .......................................................... 461

XIII

ÍNDICE

ÍNDICE DEL TOMO 17

SISTEMAS ESTRUCTURALES: PLATAFORMAS PETROLÍFERAS

Lección 17.1: Plataformas petrolíferas: Introducción general ............ 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 PLATAFORMAS PETROLÍFERAS ................................................................. 6

2.1 Introducción a los tipos básicos ......................................................... 6

2.2 Entorno ................................................................................................... 6

2.3 Construcción ......................................................................................... 7

2.4 Reglamentos .......................................................................................... 7

2.5 Certificación e inspección de garantía ............................................... 7

3 EXPLOTACIÓN DE UN YACIMIENTO DE PETRÓLEO/GAS MEDIANTE PLATAFORMAS .......................................................................... 8

3.1 Introducción ........................................................................................... 8

3.2 Plataforma cimentada sobre jacket para aguas poco profundas .... 8

3.3 Plataforma cimentada sobre estructura de hormigón ...................... 9

4 JACKETS Y CIMENTACIÓN SOBRE PILOTES ............................................ 10

4.1 Introducción ........................................................................................... 10

4.2 Cimentación sobre pilotes ................................................................... 10

4.3 Resistencia de apoyo de los pilotes ................................................... 11


5 MÓDULOS SUPERIORES .............................................................................. 12

5.1 Introducción ........................................................................................... 12

5.2 Módulos superiores cimentados sobre jackets ................................. 12

5.2.1 Conceptos .................................................................................. 12

I

ÍNDICE

5.2.2 Diseño estructural para los módulos integrados .................. 12

5.2.3 Diseño estructural para los módulos superiores fundados sobre jacket .............................................................. 13

5.3 Diseño para los módulos superiores cimentados sobre estructura de hormigón ........................................................................ 13

6 EQUIPOS Y MÓDULOS DE VIVIENDA ........................................................ 14

7 CONSTRUCCIÓN .......................................................................................... 15

7.1 Introducción ........................................................................................... 15

7.2 Construcción de jackets, módulos, instalaciones y equipos ........... 15

7.2.1 Jackets instaladas con grúa .................................................... 15

7.2.2 Jackets instaladas mediante lanzamiento .............................. 15

7.2.3 Módulos, instalaciones y equipos sobre estructura de hormigón (EBG) ................................................................... 15

7.2.4 Módulos de jackets ................................................................... 16

7.3 Levantamientos en alta mar ................................................................. 16

7.3.1 Buque grúa ................................................................................ 17

7.3.2 Disposición de las eslingas, eslingas y grilletes ................... 17

7.4 Transporte marítimo y sujeción durante el mismo ............................ 18

7.5 Izado a bordo ......................................................................................... 19

7.5.1 Introducción ............................................................................... 19

7.5.2 Deslizamiento ............................................................................ 19

7.5.3 Plataformas remolque ............................................................... 19

7.5.4 Cabrias en A o grúas tipo Manitowoc ..................................... 20

7.6 Desmontaje de plataformas en desuso .............................................. 20

8 ANÁLISIS ESTRUCTURAL ........................................................................... 21

8.1 Introducción ........................................................................................... 21

8.2 Fase en la obra ...................................................................................... 21

8.3 Fase de construcción ........................................................................... 21

9 ASPECTOS DE COSTES .............................................................................. 22

9.1 Introducción ........................................................................................... 22

9.2 Inversión de Capital (CAPEX) .............................................................. 22

9.3 Gastos de explotación (OPEX) ............................................................ 22

10 EXPLOTACIONES EN AGUAS PROFUNDAS .............................................. 23

11 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 24

II

12 GLOSARIO DE TÉRMINOS .......................................................................... 24

13 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 25


Lección 17.2: Cargas I: Introducción y cargas de entorno ................. 27

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 30

2 CARGAS DEL ENTORNO .............................................................................. 31

2.1 Cargas del viento .................................................................................. 31

2.2 Cargas oscilantes ................................................................................. 32

2.2.1 Teorías de ondas ....................................................................... 32

2.2.2 Estadística de la ola .................................................................. 35

2.2.3 Fuerzas del oleaje sobre los elementos de construcción .... 36

2.3 Las cargas de las corrientes ................................................................ 39

2.4 Cargas de los seísmos ......................................................................... 39

2.5 Cargas de hielo y nieve ........................................................................ 41

2.6 Cargas debidas a las variaciones de la temperatura ........................ 41

2.7 Desarrollo de la vida marina ................................................................ 41

2.8 Mareas .................................................................................................... 42

2.9 Movimiento del lecho marino ............................................................... 42

3 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 43

4 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 43

Lección 17.3: Cargas II: Otras cargas ................................................... 45

1 CARGAS PERMANENTES (PROPIAS) ......................................................... 48

2 CARGAS OPERATIVAS (DINÁMICAS) ......................................................... 49

3 CARGAS PRODUCIDAS DURANTE LA FABRICACIÓN Y EL MONTAJE ...... 51

3.1 Fuerzas verticales ascendentes .......................................................... 51

3.2 Fuerzas de izado ................................................................................... 53

3.3 Fuerzas del transporte ......................................................................... 53

3.4 Fuerzas de lanzamiento y de posicionamiento en vertical .............. 55

III

ÍNDICE

4 CARGAS ACCIDENTALES ............................................................................ 57

5 COMBINACIONES DE CARGAS ................................................................... 58

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 60

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 60


Lección 17.4: Análisis I ........................................................................... 61

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 64

2 MODELO ANALÍTICO .................................................................................... 65

2.1 Cálculo de vigas (Stick model) ............................................................ 65

2.1.1 Uniones ...................................................................................... 65

2.1.2 Elementos .................................................................................. 65

2.2 Modelos de chapa ................................................................................. 65

3 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN ....................................................................... 66

3.1 Verificación de los reglamentos .......................................................... 66

3.2 Método de la tensión admisible ........................................................... 66

3.3 Método del estado límite ...................................................................... 66

3.3.1 Coeficientes de ponderación ................................................... 67

3.3.2 Coeficientes del material .......................................................... 68

3.3.3 Clasificación de las condiciones de diseño ........................... 68

4 DIMENSIONAMIENTO PRELIMINAR DE LAS BARRAS .............................. 69

4.1 Magnitudes de los pilotes de la jacket ............................................... 69

4.2 Magnitudes de las patas de la plataforma .......................................... 69

4.3 Arriostramientos de la jacket ............................................................... 69

4.4 Arriostramiento del módulo ................................................................. 69

5 ANÁLISIS ESTÁTICO IN SITU ....................................................................... 70

5.1 Modelo estructural ................................................................................ 70

5.1.1 Modelo principal ........................................................................ 70

5.1.2 Equipos accesorios .................................................................. 70

5.1.3 Modelo de la cimentación ........................................................ 70

5.2 Cargas .................................................................................................... 70

5.2.1 Cargas gravitatorias .................................................................. 70

5.2.2 Cargas del entorno ................................................................... 70

5.3 Combinaciones de cargas .................................................................... 71

IV

6 ANÁLISIS DINÁMICO ..................................................................................... 72

6.1 Modelo dinámico ................................................................................... 72

6.2 Ecuaciones de movimiento .................................................................. 72

6.2.1 Masa ........................................................................................... 72

6.2.2 Amortiguamiento ....................................................................... 72

6.2.3 Rigidez ........................................................................................ 73

6.3 Frecuencias y perfiles del modo vibratorio libre ............................... 73

6.4 Método de superposición modal ......................................................... 73

6.4.1 Análisis del dominio de la frecuencia ..................................... 74

6.4.2 Análisis espacio temporal ........................................................ 74

6.5 Métodos de integración directa ........................................................... 74

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 76

Lección 17.5: Análisis II .......................................................................... 77

1 ANÁLISIS DE FATIGA .................................................................................... 80

1.1 Modelo de fatiga .................................................................................... 80

1.1.1 Modelo estructural .................................................................... 80

1.1.2 Modelo de la carga hidrodinámica .......................................... 80

1.1.3 Modelo de la tensión en los nudos ......................................... 80

1.1.4 Modelo de los daños por fatiga ............................................... 80

1.1.5 Expresión de forma cerrada ..................................................... 81

1.2 Análisis determinista ............................................................................ 81

1.3 Análisis espectral .................................................................................. 81

1.4 Fatiga debida al viento ......................................................................... 82

1.4.1 Rachas de viento ....................................................................... 82

1.4.2 Remolinos .................................................................................. 82

2 CONDICIONES ANORMALES Y ACCIDENTALES ....................................... 83

2.1 Análisis de seísmos .............................................................................. 83

2.1.1 Modelo ........................................................................................ 83

2.1.2 Requisitos de ductilidad ........................................................... 83

2.1.3 Método de análisis .................................................................... 83

2.2 Impacto ................................................................................................... 83

V

ÍNDICE

2.2.1 Impacto de objeto caído/buque ............................................... 84

2.2.2 Explosión e incendio ................................................................ 84

2.3 Colapso progresivo ............................................................................... 84

3 EMBARQUE Y TRANSPORTE ....................................................................... 85

3.1 Embarque ............................................................................................... 85

3.1.1 Deslizamiento ............................................................................ 85

3.1.2 Izado a bordo mediante remolque ........................................... 85

3.2 Transporte .............................................................................................. 85

3.2.1 Modelo de arquitectura naval ................................................... 85


4 MONTAJE ........................................................................................................ 86

4.1 Lanzamiento .......................................................................................... 86

4.1.1 Modelo de arquitectura naval ................................................... 86


4.2 Posicionamiento en vertical ................................................................. 86

4.3 Amarre .................................................................................................... 86

4.4 Estabilidad sin el apoyo de los pilotes ............................................... 86

4.5 Pilotaje .................................................................................................... 86

4.6 Levantamiento ....................................................................................... 87

4.6.1 Modelo ........................................................................................ 87

4.6.2 Coeficientes de diseño ............................................................. 87

4.6.2.1 Coeficiente de ponderación de cargas (CPC) ........... 87

4.6.2.2 Coeficiente de amplificación dinámico (CAD) .......... 87

4.6.2.3 Coeficiente del efecto de la inclinación ..................... 87

4.6.2.4 Coeficiente del efecto de la rotación de la barcaza (CER) ...................................................... 88

4.6.3 Coeficientes de consecuencias ............................................... 88

5 ANÁLISIS Y DISEÑO LOCAL ........................................................................ 89

5.1 Uniones pilote/camisa .......................................................................... 89

5.2 Elementos situados en la zona de salpicaduras ............................... 89

5.3 Nudos reforzados .................................................................................. 89

5.4 Equipos accesorios .............................................................................. 89

5.4.1 Tubería de conducción de petróleo (raisers), caissons y tubos en J ............................................................................... 89

5.4.2 Conductores o guías ................................................................ 89

VI

5.5 Helipuerto .............................................................................................. 90

5.6 Elementos de las antorchas ................................................................. 90

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 91

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 91

Lección 17.6: Cimentaciones ................................................................. 93

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 96

1.1 Clasificación de los suelos .................................................................. 96

1.2 Suelos granulares ................................................................................. 96

1.3 Suelos cohesivos .................................................................................. 96

1.4 Estratos formados por varias capas ................................................... 96

2 DISEÑO ........................................................................................................... 97

2.1 Cargas de diseño .................................................................................. 97

2.1.1 Cargas gravitatorias .................................................................. 97

2.1.2 Cargas del entorno ................................................................... 97

2.1.3 Combinaciones de cargas ........................................................ 97

2.2 Resistencia axial estática del pilote .................................................... 97

2.2.1 Fricción lateral a lo largo del cuerpo (fricción del cuerpo) .................................................................. 98

2.2.2 Esfuerzo en el apoyo ................................................................ 98

2.2.3 Penetración del pilote ............................................................... 98

2.3 Resistencia lateral del pilote ................................................................ 98

2.3.1 Curvas P-y .................................................................................. 98

2.3.2 Análisis lateral del pilote .......................................................... 98

2.4 Hincamiento del pilote .......................................................................... 98

2.4.1 Fórmulas empíricas .................................................................. 99

2.4.2 Ecuación de onda ..................................................................... 99

3 DIFERENTES TIPOS DE PILOTE .................................................................. 100

3.1 Pilotes hincados .................................................................................... 100

3.2 Pilotes insertados ................................................................................. 100

3.3 Pilotes perforados y rellenados mediante inyección ........................ 101

3.4 Pilotes acampanados ........................................................................... 101

VII

ÍNDICE

4 FABRICACIÓN E INSTALACIÓN ................................................................... 102

4.1 Fabricación ............................................................................................ 102

4.2 Transporte .............................................................................................. 102

4.2.1 Transporte en barcaza .............................................................. 102

4.2.2 Modo de auto flotación ............................................................. 102

4.2.3 Transporte dentro de la jacket ................................................. 102

4.3 Martinetes .............................................................................................. 102

4.3.1 Martinetes de vapor .................................................................. 102

4.3.2 Martinetes diesel ....................................................................... 104

4.3.3 Martinetes hidráulicos .............................................................. 104

4.4 Instalación .............................................................................................. 104

4.4.1 Manejo y colocación de los pilotes ......................................... 104

4.4.2 Uniones del pilote ..................................................................... 104

4.4.3 Colocación del martinete ......................................................... 108

4.4.4 Hincamiento ............................................................................... 109

4.5 Uniones pilote/jacket ............................................................................ 109

4.5.1 Calzas soldadas ........................................................................ 109

4.5.2 Sistema de bloqueo mecánico ................................................. 109

4.5.3 Hormigonado ............................................................................. 110

4.6 Control de calidad ................................................................................. 110

4.7 Plan de emergencia .............................................................................. 111

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 114

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 114


Problema Resuelto 17.1: Cimentaciones .............................................. 115

1 RESUMEN ....................................................................................................... 119

2 HIPÓTESIS GENERALES .............................................................................. 119

2.1 Perfil asumido de las curvas ............................................................... 121

2.2 Presión de sobrecarga ......................................................................... 122

3 MODELO (véase también la figura 1) .......................................................... 122

3.1 Tamaño del pilote .................................................................................. 122

VIII

3.2 Características del sustrato ................................................................. 122

3.2.1 Capa de arcilla blanda .............................................................. 122

3.2.2 Capa de arcilla dura .................................................................. 122

3.2.3 Capa de arena ............................................................................ 122

3.3 Cargas sobre el pilote en el nivel del lodo ......................................... 122

4 CAPA DE ARCILLA BLANDA ........................................................................ 124

4.1 Curvas P-Y ............................................................................................. 124

4.1.1 Expresiones generales ............................................................. 124

4.1.2 Curva p-y típica ......................................................................... 125

4.2 Curvas t-z ............................................................................................... 126


4.2.2 Curva t-z típica .......................................................................... 127

4.3 Curvas de la interacción suelo/pilote ................................................. 128

5 CAPA DE ARCILLA DURA ............................................................................. 129

5.1 Curvas P-Y ............................................................................................. 129


5.1.2 Curva p-y típica ......................................................................... 130

5.2 Curvas t-z ............................................................................................... 131


5.2.2 Curva t-z típica .......................................................................... 131


6 CAPA DE ARENA ........................................................................................... 132

6.1 Curvas P-Y ............................................................................................. 132


6.1.2 Curva p-y típica ......................................................................... 133

6.2 Curvas t-z ............................................................................................... 134


6.2.2 Curva t-z típica .......................................................................... 134


6.4 Resistencia de la punta ........................................................................ 135

7 DESPLAZAMIENTOS Y FUERZAS EN EL PILOTE ...................................... 138

7.1 Modelo viga-pilar utilizando ecuaciones diferenciales ..................... 138

7.1.1 Comportamiento axial .............................................................. 138

7.1.2 Comportamiento lateral ............................................................ 138

IX

ÍNDICE

7.2 Modelo viga-pilar utilizando el procedimiento de la diferencia finita ............................................................................ 139

7.3 Resultados del cálculo de la diferencia finita .................................... 140

7.3.1 Comportamiento axial .............................................................. 140

7.3.2 Comportamiento lateral ............................................................ 141

7.3.3 Acción combinada (efecto de segundo orden) ...................... 141

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 143

Lección 17.7: Uniones tubulares en estructuras petrolíferas ............. 145

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 148

2 DEFINICIONES ............................................................................................... 149

2.1 Definiciones geométricas ..................................................................... 149

2.2 Índices geométricos ............................................................................. 150

3 CLASIFICACIÓN ............................................................................................. 151

3.1 Uniones en T y en Y .............................................................................. 151

3.2 Uniones en X ......................................................................................... 151

3.3 Uniones en N y en K ............................................................................. 151

3.4 Uniones en KT ....................................................................................... 152

3.5 Limitaciones .......................................................................................... 152

3.6 Cómo clasificar una unión ................................................................... 152

4 SEPARACIÓN Y SOLAPE .............................................................................. 153

4.1 Definiciones ........................................................................................... 153

4.2 Limitaciones .......................................................................................... 153

4.3 Uniones multiplanares .......................................................................... 153

5 DISPOSICIÓN DE LAS UNIONES ................................................................. 154

6 RESISTENCIA ESTÁTICA .............................................................................. 155

6.1 Cargas tenidas en consideración ........................................................ 155

6.2 Esfuerzo cortante de perforación ........................................................ 155

6.2.1 Esfuerzo cortante de perforación actuante ............................ 155

6.2.2 Esfuerzo cortante de perforación admisible .......................... 155

6.2.3 El método API ............................................................................ 156

6.3 Uniones de solapamiento ..................................................................... 157

X

6.4 Uniones reforzadas ............................................................................... 158

6.4.1 Definición ................................................................................... 158

6.4.2 Rigidización circular ................................................................. 158

7 CONCENTRACIÓN DE TENSIONES ............................................................ 159

7.1 Coeficiente de la concentración de tensiones ................................... 159

7.2 Ecuación de Kellog ............................................................................... 159

7.3 Fórmulas paramétricas ......................................................................... 159

7.3.1 Ecuaciones de Kuang para uniones en T/Y [4] ...................... 160

7.3.2 Ecuaciones de Kuang para uniones en K [4] ......................... 160

7.3.3 Ecuaciones de Kuang para uniones en KT [4] ....................... 160

8 ANÁLISIS DE FATIGA ................................................................................... 161

8.1 Rango de tensión nominal ................................................................... 161

8.1.1 Histograma de la ola ................................................................. 161

8.1.2 Carreras de tensión nominales ................................................ 161

8.2 Carreras de tensión del punto crítico ................................................. 161

8.3 Curvas S-N ............................................................................................. 162

8.4 Índice de los daños de fatiga acumulativos ....................................... 162

9 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 163

10 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 163

Problema Resuelto 17.2: Uniones .......................................................... 165

1 RESUMEN ....................................................................................................... 168

2 DESCRIPCCIÓN GEOMÉTRICA .................................................................... 169

3 TERMINOLOGÍA ............................................................................................. 170

4 CARGAS ......................................................................................................... 171

5 CÁLCULO DEL CIZALLAMIENTO DE PUNZONAMIENTO .......................... 172

5.1 Tensión tangencial de perforación actuante ...................................... 172

5.2 Tensión tangencial de punzonamiento admisible ............................. 173

5.2.1 Definición y cálculos numéricos de Qt ................................... 173

5.2.2 Definición y cálculos numéricos de Qq .................................. 174

5.2.3 Cálculos de vpa ......................................................................... 176

5.3 Combinación de todos los datos ........................................................ 177

6 DESCRIPCIÓN GEOMÉTRICA ...................................................................... 179

XI

ÍNDICE

7 CARRERA DE LA TENSIÓN NOMINAL ........................................................ 181

8 COEFICIENTE DE CONCENTRACIÓN DE TENSIONES (CCT) ................... 182

9 SÍNTESIS DE CARGA .................................................................................... 185

Lección 17.8: Fabricación ....................................................................... 187

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 190

1.1 Fases de construcción ......................................................................... 190

1.2 Filosofía de la construcción ................................................................ 190

2 INGENIERÍA DE LA EJECUCIÓN .................................................................. 193

3 FABRICACIÓN ................................................................................................ 196

3.1 Procesos de fabricación ....................................................................... 196

3.2 Fabricación de los nudos ..................................................................... 198

3.3 Subconjuntos de la jacket .................................................................... 199

3.4 Control dimensional .............................................................................. 199

4 MONTAJE Y ELEVACIÓN DE LA JACKET ................................................... 201

4.1 Montaje de la jacket .............................................................................. 201

4.2 Elevación de la jacket ........................................................................... 202

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 206

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 206


APÉNDICE 1 ........................................................................................................ 207

Lección 17.9: Instalación ........................................................................ 211

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 214

1.1 Fases del proyecto ................................................................................ 214

1.2 Filosofía de la construcción ................................................................ 214

1.3 Programación de la instalación ........................................................... 216

2 IZADO A BORDO Y AMARRE MARÍTIMO .................................................... 218

3 TRANSPORTE MARÍTIMO ............................................................................. 221

4 INSTALACIÓN EN EL EMPLAZAMIENTO MARINO ..................................... 223

4.1 Retirada de la jacket de la barcaza ..................................................... 223

XII

4.1.1 Lanzamiento .............................................................................. 223

4.1.2 Levantamiento ........................................................................... 224

4.2 Posicionamiento en vertical y colocación sobre el lecho marino de la jacket ............................................................................................. 225

4.2.1 Posicionamiento en vertical mediante control del lastrado e inundación ......................................................... 225

4.2.2 Posicionamiento en vertical mediante la utilización de buque grúa ............................................................................ 227

4.3 Estabilidad sobre el lecho marino ....................................................... 229

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 231

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 231


Lección 17.10: Superestructuras I ......................................................... 233

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 236

2 ASPECTOS BÁSICOS DEL DISEÑO ............................................................ 238

2.1 Espacio y elevaciones .......................................................................... 238

2.2 Requisitos de la distribución ............................................................... 238

2.3 Cargas .................................................................................................... 239

2.4 Control de interconexiones .................................................................. 240

2.5 Ingeniería de pesaje .............................................................................. 240

3 SISTEMAS ESTRUCTURALES ...................................................................... 242

3.1 Selección del módulo para las estructuras principales soportadas en jackets .......................................................................... 242

3.2 Selección de los módulos sobre estructuras de hormigón (EBG) ............................................................................... 242

3.3 Tipos de piso ......................................................................................... 243

3.4 Tipos de paneles de piso para pisos con aceros convencionales ..................................................................................... 244

3.5 Estabilización del piso .......................................................................... 244

4 DISEÑO DE LA CUBIERTA ............................................................................ 245

4.1 Introducción ........................................................................................... 245

4.2 Chapa del piso ....................................................................................... 245

4.3 Trancaniles ............................................................................................. 246

XIII

ÍNDICE

4.4 Baos de cubierta ................................................................................... 246

4.5 Arriostramiento horizontal ................................................................... 248

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 250

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 250


Lección 17.11: Superestruturas II .......................................................... 251

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 254

2 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA PRINCIPAL ................................................. 255

2.1 Introducción ........................................................................................... 255

2.2 Diseño del pórtico de la estructura principal .................................... 255

2.3 Diseño de las vigas de celosía de la estructura principales ................................................................. 256

2.4 Diseño de los cerramientos resistentes de las estructuras principales ............................................................................................. 257

2.5 Paredes sin carga ................................................................................. 258

2.6 Soportes de las grúas .......................................................................... 258

3 ANÁLISIS DE LAS ESTRUCTURAS DEL MÓDULO .................................... 260

3.1 Introducción ........................................................................................... 260

3.2 Diseño de las vigas compuestas ......................................................... 260

3.3 Resistencia de las uniones .................................................................. 260

3.4 Puntos para el levantamiento .............................................................. 261

3.5 Diseño del piso ...................................................................................... 261

3.6 Soportes para los módulos .................................................................. 262

4 CONSTRUCCIÓN ............................................................................................ 263

4.1 Introducción ........................................................................................... 263

4.2 Fabricación ............................................................................................ 262

4.2.1 Operaciones ............................................................................... 263

4.2.2 Aspectos del diseño ................................................................. 263

4.3 Pesaje ..................................................................................................... 263

4.4 Embarque ............................................................................................... 263

4.4.1 Operaciones ............................................................................... 263

4.4.2 Aspectos del diseño para el embarque .................................. 264

XIV

4.5 Transporte marítimo y sujeción durante el mismo .......................... 265

4.5.1 Operaciones ............................................................................... 262

4.5.2 Aspectos del diseño del transporte marítimo y del amarre durante el mismo ................................................ 266

4.6 Montaje .................................................................................................. 266

4.6.1 Operaciones ............................................................................... 266

4.6.2 Aspectos del diseño del montaje mediante levantamiento .. 267

4.7 Conexión ............................................................................................... 268

4.8 Puesta en servicio ............................................................................... 268

4.9 Inspección, mantenimiento y reparaciones (IMR) ............................ 268

4.10 Retirada ................................................................................................. 269

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 270

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 270

Lección 17.12: Uniones en estructuras de cubierta de plataformas petrolíferas ........................................... 271

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 274

2 UNIONES EN LOS MÓDULOS DE LAS CUBIERTAS DE LAS PLATAFORMAS PETROLÍFERAS ................................................... 275

3 UNIONES ENTRE TRANCANILES Y VIGAS ................................................ 276

4 UNIONES ENTRE LOS BAOS PRINCIPALES E INTERMEDIOS ................. 278

5 UNIONES DEL BAO AL PILAR DE CUBIERTA ............................................ 280

6 UNIONES ENTRE BAOS Y PILARES ............................................................ 283

7 UNIONES DE LAS VIGAS DE CELOSÍA ....................................................... 284

8 UNIONES ESPECIALES ................................................................................. 287

9 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 289

10 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 289


Problema Resuelto 17.3: Unión del Bao al pilar de suelo ................... 291

1 RESUMEN ....................................................................................................... 294

2 EJEMPLO DE PROYECTO: UNIÓN DEL BAO AL PILAR DE SUELO .......... 295

XV

ÍNDICE

2.1 Unión del Bao rigidizado al pilar de suelo ......................................... 296

2.2 Unión del Bao no rigidizado al pilar de suelo .................................... 298

2.3 Comparación de las uniones de los Baos rigidizados y no rigidizados al pilar de suelo ........................................................ 300


XVI

ÍNDICE DEL TOMO 18

SISTEMAS ESTRUCTURALES: PUENTES

Lección 18.1: Elección Conceptual ........................................................ 1

1 PRELIMINAR .................................................................................................. 4

2 FORMAS FUNDAMENTALES DE PUENTES ................................................ 5

2.1 Introducción ........................................................................................... 5

2.2 Puentes que soportan cargas principalmente a flexión ................... 5

2.3 Puentes que soportan sus cargas principalmente como esfuerzosaxiales .................................................................................................... 5

2.4 Puentes de Celosía ............................................................................... 6

3 OBJETO Y FUNCIÓN DE UN PUENTE ......................................................... 7

3.1 Introducción ........................................................................................... 7

3.2 Requisitos de espacio libre ................................................................. 7

3.3. Cargas .................................................................................................... 7

3.4 La Topografía y Geología de la Obra .................................................. 8

4 OTROS FACTORES QUE EJERCEN INFLUENCIA EN LA ELECCIÓN CONCEPTUAL ................................................................................................ 10

4.1 Introducción ........................................................................................... 10

4.2 Métodos de montaje ............................................................................. 10

4.2.1 Montaje a pie de obra ............................................................... 10

4.2.2 Lanzamiento .............................................................................. 10

4.2.3 Elevación .................................................................................... 11

4.2.4 Montaje en voladizo .................................................................. 11

4.2.5 Deslizamiento ............................................................................ 12

4.3 Técnicas y materiales de construcción locales ................................. 12

4.4 Inspección y mantenimiento futuros .................................................. 12

4.5 Aspectos estéticos y ambientales ...................................................... 13

I

ÍNDICE

5 CONSIDERACIONES DETALLADAS-PUENTES DE VIGAS DE ALMA LLENA ........................................................................................... 15

5.1 Introducción ........................................................................................... 15

5.2 El Tablero ............................................................................................... 15

5.3 Disposiciones típicas de puentes de pequeña y mediana luz ......... 16

5.4 Puentes de viga de alma llena de gran luz ......................................... 19

5.5 ¿Coste mínimo o peso mínimo? ......................................................... 20

5.6 Proyecto de construcción .................................................................... 21

6 OBSERVACIONES FINALES ......................................................................... 23

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 24


Lección 18.2: Acciones en Puentes ....................................................... 25

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 28

2 HIPÓTESIS DE CARGAS DE CARRETERAS ............................................... 30

2.1 Carga Permanente ................................................................................. 30

2.2 Cargas debidas al tráfico ..................................................................... 30

2.3 Fuerzas de arranque longitudinales ................................................... 31

2.4 Fuerzas centrífugas .............................................................................. 32

2.5 Aceras y Pretiles ................................................................................... 32

3 HIPÓTESIS DE CARGA DE FERROCARRILES ........................................... 34

3.1 Carga Permanente ................................................................................. 34

3.2 Cargas debidas a los trenes ................................................................ 34

3.3 Efectos dinámicos (impacto) ............................................................... 34

3.4 Fuerzas de arranque logitudinales ...................................................... 35

3.5 Fuerzas centrífugas .............................................................................. 35

3.6 Fuerzas transversales debidas a las cargas ...................................... 35

4 OTRAS CARGAS EN LOS PUENTES ........................................................... 36

4.1 Cargas del viento .................................................................................. 36

4.2 Efectos térmicos en las estructuras de los puentes ......................... 36

4.3 Retracción del hormigón ...................................................................... 38

4.4 Asientos de la cimentación .................................................................. 38

4.5 Acciones sísmicas ................................................................................ 38

II

4.6 Fuerzas debidas a las corrientes de agua o al hielo ......................... 40

4.7 Colisiones .............................................................................................. 40

4.8 Rozamiento en las estructuras de apoyo ........................................... 40

4.9 Cargas de construcción y montaje ..................................................... 42

5 CASOS DE CARGA CRÍTICA PARA EL CÁLCULO .................................... 43

5.1 Combinaciones de cargas .................................................................... 43

5.2 Concepción del proceso de construcción ......................................... 43

5.3 Acciones variables en la estructura finalizada .................................. 43

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 45

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 45

Lección 18.3: Tableros de Puentes ........................................................ 47

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 50

2 DESARROLLO HISTÓRICO ........................................................................... 52

2.1 De la separación a la integración de funciones ................................ 52

2.2 Una mayor sencillez .............................................................................. 53

2.3 Evolución del larguero en los tableros de acero ............................... 53

3 TABLEROS ACTUALES PARA PUENTES DE CARRETERAS .................... 56

3.1 Losas de Hormigón Armado para Puentes Mixtos ............................ 56

3.1.1 Tramos y cantos ........................................................................ 56

3.1.2 Métodos de construcción ......................................................... 56

3.1.3 Métodos de análisis y diseño .................................................. 56

3.2 Tableros de acero ortotrópicos ........................................................... 59

3.2.1 Introducción ............................................................................... 59

3.2.2 Comportamiento estructural de los tableros de acero ortotrópicos ............................................................................... 59

3.2.3 El tablero ortotrópico “europeo” y los métodos de construcción .............................................................................. 60

3.2.4 Métodos de cálculo y verificación del diseño ........................ 60

4 TABLEROS ACTUALES PARA PUENTES DE FERROCARRILES .............. 64

4.1 Renovación de estructuras .................................................................. 64

4.2 Nuevos trazados .................................................................................... 64

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 66

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 66


III

ÍNDICE

Lección 18.4: Puentes de Vigas Armadas y Laminadas ...................... 67

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 70

1.1 Generalidades ........................................................................................ 70

1.2 Tipos de aplicaciones ........................................................................... 71

1.3 Campo de aplicación ............................................................................ 71

1.4 Tipos de puentes de vigas de tablero interior ................................... 72

2 DISPOSICIONES DE LOS TRAMOS ............................................................. 73

2.1 Tramos contínuos o simples ................................................................ 73

2.2 Proporción de las vigas principales ................................................... 73

3 DISEÑO INICIAL DE PUENTES DE VIGAS DE ALMA LLENA MIXTAS ..... 75

3.1 Separación de jácenas y espesor de la losa del tablero .................. 75

3.2 Predimensionado de las dimensiones del ala y del alma ................. 76

3.3 Consideraciones económicas y prácticas ......................................... 76

3.3.1 Consideraciones generales ..................................................... 76

3.3.2 Consideraciones sobre la construcción ................................. 77

4 DISEÑO INICIAL DE PUENTES DE VIGAS ARMADAS NO MIXTAS .......... 79

4.1 Sección transversal del puente ........................................................... 79

4.2 Vigas principales ................................................................................... 80

4.3 Tablero .................................................................................................... 80

4.4 Predimensinado de la viga principal ................................................... 81

5 ESTABILIDAD Y ARRIOSTRAMIENTO DE LAS JÁCENAS ......................... 82

5.1 Introducción ........................................................................................... 82

5.2 Puentes de vigas armadas mixtas ...................................................... 82

5.3 Vigas armadas no mixtas ..................................................................... 84

6 DISEÑO DE DETALLE .................................................................................... 85

6.1 Análisis global ....................................................................................... 85

6.2 Acciones y combinaciones .................................................................. 85

6.3 Diseño de elementos y uniones .......................................................... 86

6.4 Efectos característicos de las configuraciones de tablero abiertode emparrillado de acero ...................................................................... 86

6.4.1 Flexión de los largueros ........................................................... 87

6.4.2 Flexión alrededor del eje menor del travesaño de borde ..... 87

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 89

IV

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 89


Lección 18.5: Puentes de Celosías ........................................................ 91

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 94

2 DIFERENTES TIPOS DE VIGAS DE CELOSÍA ............................................. 96

2.1 Antecedentes históricos ...................................................................... 96

2.2 Puentes de celosía para carreteras ..................................................... 96

2.3 Elección de configuración de viga de celosía para puentes de ferrocarril .......................................................................................... 97

2.4 Aplicaciones particulares ..................................................................... 98

3 PRINCIPIOS GENERALES DEL DISEÑO ..................................................... 99

3.1 Intervalo de tramos ............................................................................... 99

3.2 Relación entre tramo y canto ............................................................... 99

3.3 Geometría ............................................................................................... 99

3.4 Calidad del acero .................................................................................. 99

3.5 Elementos de los cordones comprimidos .......................................... 99

3.6 Elementos de cordón a tracción ......................................................... 101

3.7 Elementos verticales y diagonales ..................................................... 101

3.8 Conservación ......................................................................................... 103

4 ARRIOSTRAMIENTO LATERAL .................................................................... 104

5 ANÁLISIS ........................................................................................................ 106

5.1 Efectos de las cargas globales ............................................................ 106

5.2 Efectos de las cargas locales .............................................................. 106

6 UNIONES ......................................................................................................107

6.1 Generalidades ........................................................................................ 107

6.2 Uniones de vigas de celosía ................................................................ 107

6.3 Uniones de los travesaños .................................................................. 109

6.4 Uniones de arriostramiento lateral ...................................................... 109

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 111

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 111


V

ÍNDICE

Lección 18.6: Puentes de Vigas Cajón .................................................. 113

1 HISTORIA ........................................................................................................ 116

2 PRINCIPIOS GENERALES DE DISEÑO ........................................................ 119

2.1 Tramo ...................................................................................................... 119

2.2 Relación entre luz y canto .................................................................... 119

2.3 Sección transversal .............................................................................. 119

2.4 Calidad del acero .................................................................................. 120

3 DETALLES ESTRUCTURALES ..................................................................... 121

3.1 Rigidizadores longitudinales ............................................................... 121

3.2 Diafragmas de las pilas y pórticos transversales intermedios ........ 121

3.3 Elementos transversales intermedios entre cajones ........................ 121

3.4 Estructuras de apoyo ........................................................................... 121


4 ANÁLISIS ........................................................................................................ 123

4.1 Generalidades ........................................................................................ 123

4.2 Torsión ................................................................................................... 123

4.3 Pórticos transversales intermedios arriostrados o no arriostrados ... 123

5 MÉTODOS DE MONTAJE .............................................................................. 124

6 APRENDER DE LOS ERRORES ................................................................... 125

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 128

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 128

Lección 18.7: Puentes arco .................................................................... 129

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 132

1.1 Generalidades ........................................................................................ 132

1.2 Desarrollo histórico .............................................................................. 132

1.3 Tipos de aplicaciones ........................................................................... 132

1.4 Campo de aplicación ............................................................................ 132

2 TIPOS DE PUENTES EN ARCO .................................................................... 133

2.1 Disposición de arcos ............................................................................ 133

2.2 Disposición estructural ........................................................................ 134

VI

3 ELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS ................................................................ 135

3.1 El Arco .................................................................................................... 135

3.2 La viga de rigidez .................................................................................. 136

3.3 Las péndolas ......................................................................................... 137

3.4 Los pórticos de los extremos .............................................................. 137

4 ASPECTOS ESPECIALES DE COMPORTAMIENTO Y ANÁLISIS .............. 139

4.1 Efectos primarios .................................................................................. 139

4.1.1 Carga máxima ............................................................................ 139

4.1.2 Carga máxima en la mitad de la longitud del puente ............ 139

4.1.3 Carga máxima un lado del puente ........................................... 140

4.1.4 Carga máxima alterna en la mitad de la longitud del puente .. 140

4.2 Efectos secundarios ............................................................................. 141

4.2.1 Flexión de las péndolas ............................................................ 141

4.2.2 Efectos locales en el tablero .................................................... 142

4.2.3 Vibraciones de las péndolas .................................................... 142

5 COMPARACIÓN ENTRE LOS TIPOS DE PUENTES EN ARCO .................. 143

6 CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE CONSTRUCCIÓN .......................... 144

7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 147

8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 147


APÉNDICE A: FORMAS PRÁCTICAS DE GARANTIZAR QUE LAS VIBRACIONES DE LAS PÉNDOLAS SE REDUCEN AL MÍNIMO 149

Lección 18.8: Puentes Atirantados ........................................................ 151

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 154

2 TIPOS .............................................................................................................. 155

2.1 Disposición del cableado ..................................................................... 155

2.2 Condiciones de apoyo de la jácena .................................................... 156

2.3 Posición de los planos de los cables y tipos de jácena ................... 157

3 ELECCIÓN DE LOS ELEMNTOS ................................................................... 158

3.1 Cableado ................................................................................................ 158

3.2 Jácena .................................................................................................... 158

3.3 Torre ....................................................................................................... 160

4 ASPECTOS ESPECIALES DE COMPORTAMIENTO Y ANÁLISIS .............. 162

VII

ÍNDICE

5 UNIONES ........................................................................................................ 165


7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 169


Lección 18.9: Puentes Colgantes ........................................................... 171

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 174

2 TIPOS ............................................................................................................... 176

3 ELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS ................................................................ 177

3.1 Los cables principales .......................................................................... 177

3.2 Torres ..................................................................................................... 178

3.3 Viga de rigidez ....................................................................................... 179

3.4 Anclajes .................................................................................................. 180

4 EFECTOS ESPECIALES DE COMPORTAMIENTO Y ANÁLISIS ................. 182

4.1 Temperatura ........................................................................................... 182

4.2 Acciones aerodinámicas ...................................................................... 182

4.3 Análisis ................................................................................................... 184

5 UNIONES ........................................................................................................ 186

5.1 Péndolas y flejes de cables ................................................................... 186


7 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 189


Lección 18.10: Equipamiento del Puente (Apoyos, Pretiles, etc.) ...... 191

1 SISTEMAS DE APOYOS ................................................................................ 194

1.1 Función .................................................................................................. 194

1.2 Plan de conjunto ................................................................................... 194

1.3 Tipos de apoyos .................................................................................... 194

1.3.1 Apoyos de acero ....................................................................... 195

1.3.2 Apoyos elastoméricos .............................................................. 197

1.3.3 Apoyos de caja .......................................................................... 198

1.3.4 Apoyos de rótula (esféricos) .................................................... 199

1.4 Condiciones de instalación de los sistemas de apoyo ..................... 199

VIII

2 ACABADOS .................................................................................................. 201

2.1 Capa de impermeabilización ............................................................... 201

2.1.1 En una losa de hormigón ......................................................... 201

2.1.2 En una losa ortotrópica ............................................................ 201

2.2 Capa de desgaste ................................................................................ 201

2.2.1 En una losa de hormigón ......................................................... 202

2.2.2 En una losa ortotrópica ............................................................ 202

3 JUNTAS DE DILATACIÓN ............................................................................ 203

3.1 Cracteríticas de las juntas de dilatación ........................................... 203

3.1.1 Campo de movimiento .............................................................. 203

3.1.2 Características del diseño ........................................................ 203

3.2 Tipos de juntas de dilatación ............................................................... 203

3.2.1 Juntas con revestimiento contínuo (Junta de obturador asfáltico)...................................................................................... 203

3.2.2 Juntas dentadas ........................................................................ 204

3.2.3 Juntas elastoméricas ................................................................ 204

3.2.4 Juntas de postigo de rodillo .................................................... 204

3.2.5 Juntas de acero múltiples o juntas de fuelle ......................... 204

4 PRETILES ..................................................................................................... 206

4.1 Pretiles para peatones ......................................................................... 206

4.2 Barreras de choque ............................................................................. 206

4.3 Barreras de seguridad ......................................................................... 207

5 PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN ............................................... 208

6 DRENAJE DEL AGUA DE LLUVIA .............................................................. 209

7 IMPOSTAS .................................................................................................... 210

8 INSTALACIONES DE INSPECCIÓN ............................................................ 211

8.1 Instalaciones fijas ................................................................................ 211

8.2 Instalaciones móviles .......................................................................... 211

8.3 Equipo especial .................................................................................... 211

9 INTEGRACIÓN DEL EQUIPAMIENTO EN AL DISEÑO GENERAL ........... 212

10 RESUMEN FINAL ......................................................................................... 213

11 BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL ........................................................................ 213

IX

ÍNDICE

Lección 18.11: Cubrejuntas y otras uniones en Puentes .................... 215

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 218

2 TIPOS DE EMPALMES ................................................................................... 219

2.1 Empalmes soldados ............................................................................. 219

2.2 Empalmes atornillados ......................................................................... 220

2.3 Empalmes híbridos ............................................................................... 220

3 DISEÑO ........................................................................................................... 222

4 TIPOS DE BARRA .......................................................................................... 223

4.1 Vigas laminadas y armadas ................................................................. 223

4.2 Vigas de celosía .................................................................................... 223

4.3 Barras secundarias ............................................................................... 223

4.4 Tableros ortotrópicos ........................................................................... 225

5 FATIGA ............................................................................................................ 226


7 INSPECCIÓN Y CONTROL DE CALIDAD ..................................................... 228

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 229


Lección 18.12: Introducción a la Construcción de Puentes ............... 231

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 234

2 PROGRAMACIÓN INICIAL ............................................................................. 236

2.1 Promoción .............................................................................................. 236

2.2 Programación ........................................................................................ 236

2.3 Formalización del contrato .................................................................. 236

2.4 El supervisor independiente ................................................................ 236

3 PROCEDIMIENTOS DE LICITACIÓN ............................................................. 237

4 VALORACIÓN DEL COSTE DE UN PUENTE DE ACERO ........................... 238

5 CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DE UN LICITADOR COMO FABRICANTE DE ESTRUCTURAS DE ACERO ............................... 239

5.1 Capacidad técnica ................................................................................. 239

5.2 Programa ................................................................................................ 239

5.3 Costes .................................................................................................... 239

X

6 EJECUCIÓN-GENERALIDADES .................................................................. 240

7 MATERIALES ................................................................................................. 241

7.1 Especificaciones del acero ................................................................ 241

7.2 Clase de acero y el fabricante de taller ............................................ 241

7.3 Soldabilidad y procedimientos de soldadura .................................. 241

8 PLAN DE CONJUNTO E INSTALACIONES DEL TALLER .......................... 243

8.1 Generalidades ..................................................................................... 243

8.2 Objetivos .............................................................................................. 243

8.3 Taller de fabricación ........................................................................... 243

8.4 Estandarización ................................................................................... 244

9 LA FABRICACIÓN EN LA PRÁCTICA ......................................................... 246

9.1 Introducción ........................................................................................ 246

9.2 La información para fabricación ....................................................... 246

9.3 Tamaño de las piezas fabricadas ...................................................... 246

9.4 Procedimiento de un puente mixto típico ........................................ 248

9.5 Vigas armadas ..................................................................................... 250

9.6 Puentes de celosías o de vigas de celosías .................................... 250

9.7 Puentes de vigas en cajón ................................................................. 253

10 TRANSPORTE ............................................................................................... 255

11 ENSAMBLAJE Y MONTAJE EN LA OBRA ................................................. 256

11.1 Introducción ........................................................................................ 256

11.2 Métodos de montaje ........................................................................... 256

11.2.1 Generalidades .......................................................................... 256

11.2.2 Montaje a pie de obra .............................................................. 256

11.2.3 Lanzamiento ............................................................................. 256

11.2.4 Izado .......................................................................................... 257

11.2.5 Montaje en voladizo ................................................................ 257

11.2.6 Deslizamiento ........................................................................... 257

11.2.7 Elección del método ................................................................ 257

11.3 Control de tolerancias dimensionales .............................................. 258

11.4 Efectos del viento ............................................................................... 258

11.5 Uniones en la obra .............................................................................. 258

12 ORGANIZACIÓN EN LA OBRA .................................................................... 260

12.1 Generalidades ..................................................................................... 260

XI

ÍNDICE

12.2 El representante en la obra ................................................................ 260

12.3 Personal subalterno en la obra ......................................................... 260

12.4 Información facilitada ......................................................................... 260

12.5 Personal del promotor en la obra ..................................................... 260

13 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 261

14 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 261

XII

ÍNDICE DEL TOMO 19

SISTEMAS ESTRUCTURALES:OTRAS ESTRUCTURAS

Lección 19.1: Diseño de tanques para almacenamiento de petróleo y agua ........................................................... 1

1 DISEÑO DE DEPÓSITOS CILÍNDRICOS SOLDADOS ................................. 4

1.1 Generalidades ........................................................................................ 4

1.2 Normas de diseño ................................................................................. 4

1.3 Presión y temperatura de diseño ........................................................ 4

1.4 Material ................................................................................................... 4

2 HIPÓTESIS DE CARGA ................................................................................. 6

2.1 Carga permanente ................................................................................. 6

2.2 Carga sobrepuesta ................................................................................ 6

2.3 Contenido ............................................................................................... 6

2.4 Carga del viento .................................................................................... 6

2.5 Cargas sísmicas .................................................................................... 6

3 DISEÑO DEL FONDO ..................................................................................... 7

4 DISEÑO DE LA LÁMINA ................................................................................ 9

4.1 Tensiones circunferenciales ................................................................ 9

4.2 Tensiones axiales en la Lámina ........................................................... 10

4.3 Vigas contraviento primarias ............................................................... 11

4.4 Vigas contraviento secundarias .......................................................... 12

5 DISEÑO DE TECHOS FIJOS ......................................................................... 14

5.1 Generalidades ........................................................................................ 14

5.2 Techos de membrana ........................................................................... 14

5.3 Techos con soporte .............................................................................. 15

5.4 Aireación ................................................................................................ 16

I

ÍNDICE

6 DISEÑO DE TECHOS FLOTANTES Y TAPAS .............................................. 18

6.1 Utilización de techos flotantes y tapas ............................................... 18

6.2 Techos flotantes .................................................................................... 18

6.3 Tapas flotantes ...................................................................................... 19

7 AGUJEROS DE INSPECCIÓN, ORIFICIOS Y ABERTURAS ........................ 20

7.1 Agujeros de inspección ........................................................................ 20

7.2 Orificios .................................................................................................. 21

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 22

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 22

APÉNDICE A: DIFERENCIAS ENTRE LA BS 2654 Y LA API 650 ................... 23

Lección 19.2: Diseño estructural de silos ............................................. 27

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 31

2 CLASIFICACIÓN DE LOS SILOS .................................................................. 32

2.1 Tamaño y geometría ............................................................................. 32

2.2 Patrón de flujo ....................................................................................... 32

2.3 Material estructural ............................................................................... 33

3 CÁLCULO DE LAS PRESIONES SOBRE LAS PAREDES .......................... 35

3.1 Generalidades ........................................................................................ 35

3.2 Eurocódigo 1 – Reglas para el cálculo de las cargas debidas al material almacenado ......................................................................... 35

3.2.1 Presión horizontal y presión de fricción de la pared ............ 36

3.2.2 Coeficiente de amplificación de la presión debido al efecto de llenado y descarga ............................................................... 37

3.2.3 Cargas en la tolva y en el fondo .............................................. 39

3.3 Otras consideraciones respecto a la carga ....................................... 41

4 ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL .......................................................... 44

4.1 Selección de la forma del silo .............................................................. 44

4.2 Diseño de silos no circulares .............................................................. 44

4.2.1 Chapas de pared ....................................................................... 44

4.2.2 Inestabilidad de la placa ........................................................... 46

4.2.3 Proyecto de rigidizadores ........................................................ 46

4.2.4 Estructura de apoyo .................................................................. 47

II

4.3 Proyecto de tolvas circulares .............................................................. 47

4.3.1 Introducción ............................................................................... 47

4.3.2 Tensión en la pared cilíndrica .................................................. 48

4.3.3 Pandeo de la pared ................................................................... 48

4.3.4 Fondo y tolva ............................................................................. 50

4.3.5 Viga perimetral en la transición ............................................... 50

4.3.6 Apoyos ....................................................................................... 51

4.3.7 Uniones ...................................................................................... 51

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 52

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 52

Problema Resuelto 19.1: Diseño estructural de silos .......................... 53

1 INTRODUCCIÓN Y ÁMBITO .......................................................................... 55

2 PROPIEDADES DEL MATERIAL ALMACENADO ........................................ 56

3 CLASIFICACIÓN DEL SILO ........................................................................... 57

4 CARGAS DEBIDAS AL MATERIAL ALMACENADO .................................... 58

4.1 Cargas de llenado ................................................................................. 58

4.2 Cargas debidas a la descarga ............................................................. 59

5 COMPROBACIÓN FRENTE AL PANDEO ..................................................... 61

Lección 19.3: Torres, celosías y mástiles ............................................. 63

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 66

2 TORRES DE LÍNEAS DE ALTA TENSIÓN .................................................... 67

2.1 Conocimientos previos ........................................................................ 67

2.2 Tipos de torres ...................................................................................... 67

2.3 Requisitos funcionales ......................................................................... 68

2.4 Cargas sobre torres, casos de carga .................................................. 69

2.5 Proyecto general y configuración de la celosía ................................ 70

2.6 Análisis estructural ............................................................................... 72

2.7 Especificación de las uniones ............................................................. 73

2.8 Protección contra la corrosión ............................................................ 76

3 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 78

III

ÍNDICE

4 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 78


Lección 19.4: Mástiles atirantados ........................................................ 79

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 82

2 DESCRIPCIÓN DE UN MÁSTIL ATIRANTADO CON TENSORES ............... 83

2.1 Los cimientos ........................................................................................ 83

2.2 El mástil de acero .................................................................................. 83

2.3 Los cables de tensado ......................................................................... 83

2.4 Accesorios estructurales ..................................................................... 84

2.5 Equipos .................................................................................................. 85

3 DISEÑO DE MÁSTILES CON TENSORES .................................................... 85

3.1 Dimensionamiento inicial ..................................................................... 85

3.2 Dimensionamiento final y comprobación ........................................... 87

4 OTROS ASPECTOS DE LOS MÁSTILES ATIRANTADOS ........................... 89

4.1 En la fase de diseño ............................................................................. 89

4.2 En la fase de fabricación ...................................................................... 89

4.3 En la fase de montaje ........................................................................... 89

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 91


Lección 19.5: Chimeneas ........................................................................ 93

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 96

2 ACCIONES ...................................................................................................... 97

2.1 Carga permanente ................................................................................. 97

2.2 Carga del polvo ..................................................................................... 97

2.3 Viento ..................................................................................................... 97

2.3.1 Velocidad básica del viento Vb ................................................ 97

2.3.2 Velocidad del viento de cálculo ............................................... 97

2.3.3 Carga del viento medio en la dirección del viento ................ 98

2.3.4 Carga del viento de cálculo en la dirección del viento ......... 98

IV

2.3.5 Turbulencias .............................................................................. 99

2.3.6 Ovalización ................................................................................ 100

2.3.7 Estabilizadores aerodinámicos ................................................ 100

2.4 Cargas debidas a los terremotos ........................................................ 101

2.5 Efectos térmicos ................................................................................... 101

2.6 Efectos químicos .................................................................................. 101

3 CÁLCULO DE LA ENVOLVENTE ESTRUCTURAL ...................................... 102

3.1 Comprobación de la resistencia .......................................................... 102

3.2 Comprobación del estado de servicio ................................................ 103

3.3 Comprobación a fatiga ......................................................................... 103

4 ASPECTOS ESPECÍFICOS A TENER EN CUENTA EN EL PROYECTO DE CHIMENEAS DE ACERO ......................................................................... 104

4.1 Uniones entre las distintas secciones de la envolvente cilíndrica estructural .............................................................................................. 104

4.2 Apoyo en la cimentación ...................................................................... 104

4.3 Grandes aberturas ................................................................................ 104

5 TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN Y MONTAJE ......................................... 105

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 106

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 106

Problema Resuelto 19.2: Chimeneas ..................................................... 107

1 DATOS BÁSICOS ........................................................................................... 109

2 CARGAS DEL VIENTO ................................................................................... 113

3 CÁLCULO DE LA ENVOLVENTE ESTRUCTURAL (LÁMINA) ..................... 118

3.1 Resistencia de la sección transversal ................................................ 118

3.2 Comprobación de puesta en servicio ................................................. 119

3.3 Comprobación a fatiga ......................................................................... 120


V

ÍNDICE

ÍNDICE DEL TOMO 20

SISTEMAS ESTRUCTURALES:REHABILITACIÓN Y REPARACIÓN

Lección 20.1: Reforzar las estructuras .................................................. 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4

2 NIVELES DE RECONSTRUCCIÓN ................................................................ 5

3 TRABAJOS TEMPORALES ........................................................................... 7

3.1 Recalzo de muros y apuntalamiento ................................................... 7

3.2 Estabilización de los elementos verticales ........................................ 8

4 SISTEMAS PARA REFORZAR (REPARACIÓN Y REFUERZO) ................... 11

4.1 Refuerzo de las estructuras de mampostería .................................... 11

4.2 Estructuras de madera ......................................................................... 12

4.3 Estructuras de hormigón ..................................................................... 14

4.4 Estructuras de hierro y acero .............................................................. 15

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 18

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 18


Lección 20.2: Transformación y reparación .......................................... 19

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 22

2 MODIFICACIÓN DE ESTRUCTURAS DE EDIFICIOS ................................... 23

2.1 Vaciado ................................................................................................... 23

2.2 Introducción ........................................................................................... 23

2.3 Ampliación ............................................................................................. 23

2.4 Reducción de la carga permanente .................................................... 24

I

ÍNDICE

3 CONSIDERACIONES GENERALES EN LA REPARACIÓN ........................ 25

3.1 Construcción ......................................................................................... 25

3.2 Sustitución de cubiertas ...................................................................... 25

3.3 Corrosión de la estructura de acero existente ................................... 25

4 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: EL CENTRO HISTÓRICO DE ANCONA, ITALIA ............................................................................................................ 26

5 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: EDIFICIO PARA OFICINAS VAN LEER EN AMSTELVEEN, PAÍSES BAJOS ............................................................. 28

5.1 Montaje de la estructura principal y de apoyo ................................... 28

5.2 Descenso del piso ................................................................................. 29

5.3 Finalización de la estructura ................................................................ 29

6 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: EDIFICIO PARA OFICINAS, SEA CONTAINERS LIMITED, LONDRES, GRAN BRETAÑA .............................. 30

7 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: GIMNASIO DE CANTU, COMO, ITALIA .. 32

8 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: RUE DE L'OURCQ, PARÍS, FRANCIA .... 33

9 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: EDIFICIOS DE QUÍMICA DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE BERLÍN, ALEMANIA ........................ 35

10 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: SALA DE EXPOSICIONES ALTER BAHNHOF, ROSENHEIM, ALEMANIA ......................................................... 37

11 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: RUE ST. JACQUES – UN MODERNO APARTAMENTO SOBRE UNA CASA DEL SIGLO XIX ............................... 38

12 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: ABADÍA DE VAL SAINT-LAMBERT SERAING, BÉLGICA ..................................................................................... 39

13 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: AMPLIACIÓN DEL MUSEO IMPERIAL DE GUERRA, LONDRES .............................................................................. 40

14 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 41

15 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 41


Lección 20.3: Nuevo Uso de Edificios ................................................... 43

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 46

2 PRINCIPIOS DE REHABILITACIÓN ............................................................. 47

2.1 Secuencia de construcción típica ....................................................... 47

2.2 Nueva construcción interna – Sistemas de pisos ............................. 47

2.3 Cómo realizar la unión con la fachada ............................................... 48

II

2.4 Sistema de retención de la fachada como parte del trabajo permanente ............................................................................................ 49

2.5 Reestructuración que conlleva modificaciones en la fachada ......... 50

2.6 Consideraciones generales del acero en la reestructuración .......... 50

3 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: DEPENDENCIAS DE TRABAJO EN LA ESCUELA FOLKWANG DE ESSEN-WERDEN, ALEMANIA ........... 51

4 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: KANNERLAND, LIMPERTSBERG, LUXEMBURGO .............................................................................................. 52

5 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: EL ROEMERHOF EN ZURICH, SUIZA [2] ....................................................................................................... 54

6 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: EDIFICIO PARA OFICINAS WETERINGS-CHANS 165, AMSTERDAM, PAÍSES BAJOS ....................... 55

7 ESTUDIO DE CASO PRÁCTICO: EL TRIBUNAL DE JUSTICIA DE ANCONA, ITALIA .................................................................................... 57

8 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 59

9 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 59


Lección 20.4: Valoración de Vida Residual Tradicional de Puentes ........................................................................ 61

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 64

2 ELEMENTOS GENERALES .......................................................................... 65

2.1 Las curvas de Wöhler ........................................................................... 65

2.2 La Regla de Palmgren-Langer-Miner ................................................... 66

2.3 Coeficientes dinámicos de los trenes reales ..................................... 67

2.4 Coeficiente dinámico de la carga de la UIC ....................................... 67

3 PASOS PRINCIPALES PARA LA VALORACIÓN DE LA SEGURIDAD DE LA FATIGA DE LOS PUENTES DE FERROCARRILES EXISTENTES ................................................................................................. 71

4 REFUERZO DE LOS PUENTES DE ACERO ............................................... 79

4.1 Consideraciones generales ................................................................. 79

4.2 Métodos de refuerzo ............................................................................. 79

4.2.1 Refuerzo directo ........................................................................ 79

4.2.2 Refuerzo indirecto ..................................................................... 79

4.3 El refuerzo del puente "Angel Saligny" sobre el Danubio ................ 83

III

ÍNDICE

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 2

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 86


EJEMPLO DE PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO ............................................... 87

Lección 20.5: Reforma de puentes: Nuevos enfoques ........................ 89

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 92

2 PROBLEMA .................................................................................................... 93

3 ACTUALIZACIÓN O REPRODUCCIÓN DE PLANOS Y ANÁLISIS ESTÁTICO ....................................................................................................... 94

4 LA BASE DE LA VERIFICACIÓN DE LA TENACIDAD ................................ 96

4.1 "Fragilidad" y "Ductilidad" ................................................................... 96

4.2 Determinación de los elementos vitales ............................................. 96

4.3 Hipótesis sobre grietas iniciales ......................................................... 97

4.4 Principios básicos de verificación ...................................................... 98

4.5 El uso de la integral J ........................................................................... 100

5 PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN PRÁCTICA ...................................... 102

5.1 Generalidades ........................................................................................ 102

5.2 Determinación de acrit .......................................................................... 102

5.3 Determinación del tiempo de servicio mínimo N(tp) ......................... 102

5.4 Ejemplo de la aplicación ...................................................................... 104

6 VERIFICACIÓN EN CASO DE REFUERZO ................................................... 106

7 PROCEDIMIENTO SI NO ESTÁN DISPONIBLES LAS MEDICIONES DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES .......................................... 107

8 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 108

9 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 108


IV

ÍNDICE DEL TOMO 21

DISEÑO SÍSMICO

Lección 21.1: Visión Global del Comportamiento Sísmicode Sistemas Estructurales .............................................. 1

1 PRESENTACIÓN DE LAS DIAPOSITIVAS DE DAÑOS DE TERREMOTOS .. 4

2 DISCUSIÓN DE LOS DAÑOS CAUSADOS POR LOS TERREMOTOS ...... 5

3 COMPORTAMIENTO DEL SUELO ............................................................... 8

4 INTERACCIÓN SUELO-ESTRUCTURA ....................................................... 11

5 EL COMPORTAMIENTO DE LOS CIMIENTOS ............................................ 12

6 LA RESPUESTA DE LAS ESTRUCTURAS PORTICADAS DE ACERO ..... 13

7 EL COMPORTAMIENTO DE LOS FORJADOS ............................................ 15

8 EL COMPORTAMIENTO DE ESTRUCTURAS SECUNDARIAS Y DE ANEXOS ............................................................................................... 16

9 EL COMPORTAMIENTO DE LA MAMPOSTERÍA Y DE LOS REVESTIMIENTOS ...................................................................... 19

10 DEPÓSITOS ................................................................................................... 22

11 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 23


13 AGRADECIMIENTOS POR LAS DIAPOSITIVAS ......................................... 23

Lección 21.2: Introducción al Diseño Sísmico: Riesgo y Peligro Sísmico .............................................................. 25

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 28

2 EL EPISODIO SÍSMICO ................................................................................. 29

2.1 Generalidades ........................................................................................ 29

2.2 Orígenes de los Seismos ..................................................................... 29

I

ÍNDICE

2.3 Características del Terremoto .............................................................. 29

2.4 Espectro de Respuesta ........................................................................ 37

3 CARACTERIZACIÓN DEL TERREMOTO PARA EL PROYECTO ESTRUCTURAL .............................................................................................. 40


5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 45

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 45


Lección 21.3: Comportamiento Clínico de Elementos y Uniones de Acero ......................................................... 47

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 50

2 DUCTILIDAD .................................................................................................. 52

3 MATERIAL ..................................................................................................... 53

4 SECUENCIAS DE CARGA ............................................................................ 55

5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYOS DE ECCS ................................................ 57

5.1 Procedimiento completo de ensayos .................................................. 57

5.2 Interpretación de los Ensayos ............................................................. 57

6 ELEMENTOS DE ARRIOSTRAMIENTO ....................................................... 60

7 VIGAS Y PILARES ........................................................................................ 63

8 UNIONES ....................................................................................................... 67

9 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 75

10 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 75


Lección 21.4: Análisis Estructural para Cargas Sísmicas .................. 77

1 GENERALIDADES .......................................................................................... 80

2 MÉTODOS DIRECTOS DEL ANÁLISIS DINÁMICO (INTEGRACIÓN TEMPORAL) ........................................................................ 81

3 MÉTODO DE ANÁLISIS DEL ESPECTRO DE RESPUESTA ....................... 82

4 COMPORTAMIENTO INELÁSTICO Y SU PAPEL EN EL PROYECTO ......... 86

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 90

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 90

II

Lección 21.5: Requisitos y Verificación de Estructuras Sísmicamente Resistentes .............................................. 91

1 EL EUROCÓDIGO 8-VERIFICACIONES DE SEGURIDAD ........................... 94

2 CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS AL PROYECTO DE EDIFICIOS SITUADOS EN ÁREAS DE ACTIVIDAD SÍSMICA ............... 96

3 EL PROYECTO DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS EN AREAS DE ACTIVIDAD SÍSMICA ............................................................................... 102

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 113

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 113


Lección 21.6: Temas especiales ............................................................. 115

1 PUENTES ........................................................................................................ 118

1.1 Introducción ........................................................................................... 118

1.2 Directrices Generales y Requisitos Básicos ...................................... 118

1.3 Acciones Sísmicas ................................................................................ 119

1.3.1 Movimineto en un punto ........................................................... 119

1.3.2 Variabilidad espacial ................................................................. 119

1.4 Método de Cálculo ................................................................................ 120

1.5 Comportamiento No Lineal y Coeficientes q ..................................... 120

1.6 Apoyos del Tablero y Embridados Longitudinales ............................ 121

1.7 Disposiciones para los Puentes de Acero y Mixtos .......................... 121

1.8 Referencias ............................................................................................ 122

1.9 Bibliografía adicional .............................................................................. 122

2 TANQUES PARA EL ALMACENAMIENTO DE LÍQUIDOS ........................... 123

2.1 Introducción ........................................................................................... 123

2.2 Depótitos Anclados ............................................................................... 125

2.2.1 Acción Sísmica Horizontal ....................................................... 125

2.2.2 Acción Sísmica Vertical ............................................................ 126

2.2.3 Análisis de la Estabilidad y de la Resistencia ....................... 126

2.3 Depósitos Simplemente Apoyados ..................................................... 127

III

ÍNDICE

2.4 Normas de Proyecto y Recomendaciones Actuales ......................... 129

2.4.1 Reglamentos Estadounidenses ............................................... 129

2.4.2 Recomendaciones Austríacas ................................................. 130

2.4.3 Normas Canadienses ................................................................ 130

2.4.4 Normas Japonesas ................................................................... 130

2.4.5 Normas Neozelandesas ............................................................ 130

2.5 Bibliografía ............................................................................................. 130

3 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 132


IV

ÍNDICE DEL TOMO 22

ACERO INOXIDABLE

Lección 22.1: Introducción al Acero Inoxidable .................................... 1

1 INTRODUCCIÓN AL ACERO INOXIDABLE ................................................. 4

2 HISTORIA ....................................................................................................... 5

3 ¿QUÉ ES EL ACERO INOXIDABLE? ........................................................... 6

4 ¿POR QUÉ UTILIZAR ACERO INOXIDABLE ............................................... 8

4.1 Razones .................................................................................................. 8

4.2 Otras propiedades positivas del acero inoxidable ............................ 8

5 TIPOS DE ACERO INOXIDABLE .................................................................. 10

5.1 Aceros inoxidables austeníticos ......................................................... 10

5.2 Otras Aleaciones Inoxidables .............................................................. 11

6 DESIGNACIÓN DE LOS ACEROS INOXIDABLES ...................................... 14

6.1 Sistema descriptivo .............................................................................. 14

6.2 Sistema AISI .......................................................................................... 14

6.3 Sistema de Número de Material (Nº Werkstoff) .................................. 14

6.4 Sistema abreviado de designación ..................................................... 15

6.5 Aplicación según las normas .............................................................. 15

7 TRABAJO DE TALLER Y PRODUCTOS ...................................................... 16

7.1 Formas de los Productos ..................................................................... 16

7.2 Trabajo en frío ....................................................................................... 16

7.3 Soldabilidad ........................................................................................... 16

7.4 Acabados ............................................................................................... 16

8 TORNILLOS Y TUERCAS ............................................................................. 18

9 APLICACIONES TÍPICAS ............................................................................. 20

10 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 22

11 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 22

I

ÍNDICE

Lección 22.2: Comportamiento y Proyecto Estructurales ................... 23

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 26

2 CONSIDERACIONES PRELIMINARES ......................................................... 27

2.1 Generalidades ........................................................................................ 27

2.2 Selección de la Clase del Material ...................................................... 27

2.3 Disponibilidad de Formas Estructurales ............................................ 27

3 COMPORTAMIENTO MECÁNICO .................................................................. 29

3.1 Relaciones Tensión/Deformación ........................................................ 29

3.1.1 Comportamiento tensión-deformación básico ...................... 29

3.1.2 Factores que afectan al comportaiento .................................. 30

3.2 Tabajo en frío ......................................................................................... 30

3.3 Efectos de la Temperatura ................................................................... 31

3.4 Otras propiedades ................................................................................. 32

4 COMPORTAMIENTO Y PROYECTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES ... 33

4.1 Generalidades ........................................................................................ 33

4.1.1 Cálculo elástico o plástico ....................................................... 33

4.1.2 Efecto de la no linealidad del material .................................... 33

4.2 Clasificación y abolladura .................................................................... 36

4.2.1 Clasificación .............................................................................. 36

4.2.2 Abolladura .................................................................................. 37

4.3 Proyecto de pilares ............................................................................... 37

4.4 Proyecto de vigas .................................................................................. 42

5 UNIONES ........................................................................................................ 44

5.1 Aspectos generales .............................................................................. 44

5.2 Uniones Atornilladas ............................................................................ 44

5.3 Uniones Soldadas ................................................................................. 44

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 46

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 46


Lección 22.3: Corrosión de Acero Inoxidable ....................................... 47

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 50

2 TIPOS DE CORROSIÓN ................................................................................. 51

II

2.1 Picadura ................................................................................................. 51

2.2 Corrosión en Fisuras ............................................................................ 51

2.3 Corrosión Bimetálica ............................................................................ 52

2.4 Fisuración por Corrosión bajo Tensión .............................................. 52

2.5 Corrosión General (Uniforme) ............................................................. 53

2.6 Ataque Intergranular y Degradación de la Soldadura ....................... 53

3 SELECCIÓN DE LA CLASE ........................................................................... 54

4 CONSIDERACIONES DEL DETALLE ............................................................ 56

5 ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN ...................................................... 57

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 58

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 58

Lección 22.4: Fabricación ....................................................................... 59

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 62

2 LABRA DEL ACERO INOXIDABLE ............................................................... 64

2.1 Corte ....................................................................................................... 64

2.2 Perforación y Punzonado ..................................................................... 64

2.3 Amoladura .............................................................................................. 65

3 OPERACIONES DE CONFORMACIÓN Y ENSAMBLAJE ............................ 66

3.1 Conformación en frío ............................................................................ 66

3.1.1 Plegado en prensa .................................................................... 66

3.1.2 Conformación en rodillo ........................................................... 66

3.1.3 Plegado ...................................................................................... 66

3.1.4 Estiramiento profundo .............................................................. 67

3.2 Soldadura ............................................................................................... 68

3.2.1 Soldadura por fusión ................................................................ 68

3.2.2 Soldadura por resistencia ........................................................ 70

3.3 Bulones, Remaches y Tornillos ........................................................... 70

3.4 Unión por adhesivos ............................................................................. 71

4 INSPECCIÓN .................................................................................................. 72

5 ACABADO ....................................................................................................... 73

6 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 74

7 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 74


III

ÍNDICE

2.3 Características del Terremoto .............................................................. 29

2.4 Espectro de Respuesta ........................................................................ 37

3 CARACTERIZACIÓN DEL TERREMOTO PARA EL PROYECTO ESTRUCTURAL .............................................................................................. 40


5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 45

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 45


Lección 21.3: Comportamiento Clínico de Elementos y Conexiones de Acero ................................................... 47

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 50

2 DUCTILIDAD .................................................................................................. 52

3 MATERIAL ..................................................................................................... 53

4 SECUENCIAS DE CARGA ............................................................................ 55

5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYOS DE ECCS ................................................ 57

5.1 Procedimiento completo de ensayos .................................................. 57

5.2 Interpretación de los Ensayos ............................................................. 57

6 ELEMENTOS DE ARRIOSTRAMIENTO ....................................................... 60

7 VIGAS Y PILARES ........................................................................................ 63

8 UNIONES ....................................................................................................... 67

9 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 75

10 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................... 75

Lección 21.4: Análisis Estructural para Cargas Sísmicas .................. 77

1 GENERALIDADES .......................................................................................... 80

2 MÉTODOS DIRECTOS DEL ANÁLISIS DINÁMICO (INTEGRACIÓN TEMPORAL) ........................................................................ 81

3 MÉTODO DE ANÁLISIS DEL ESPECTRO DE RESPUESTA ....................... 82

4 COMPORTAMIENTO INELÁSTICO Y SU PAPEL EN EL PROYECTO ......... 86

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 90

6 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 90

II

Lección 21.5: Requisitos y Verificación de Estructuras Sísmicamente Resistentes .............................................. 91

1 EL EUROCÓDIGO 8-VERIFICACIONES DE SEGURIDAD ........................... 94

2 CONSIDERACIONES GENERALES RELATIVAS AL PROYECTO DE EDIFICIOS SITUADOS EN ÁREAS DE ACTIVIDAD SÍSMICA ............... 96

3 EL PROYECTO DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS EN AREAS DE ACTIVIDAD SÍSMICA ............................................................................... 102

4 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 113

5 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 113


Lección 21.6: Temas especiales ............................................................. 115

1 PUENTES ........................................................................................................ 118

1.1 Introducción ........................................................................................... 118

1.2 Directrices Generales y Requisitos Básicos ...................................... 118

1.3 Acciones Sísmicas ................................................................................ 119

1.3.1 Movimineto en un punto ........................................................... 119

1.3.2 Variabilidad espacial ................................................................. 119

1.4 Método de Cálculo ................................................................................ 120

1.5 Comportamiento No Lineal y Coeficientes q ..................................... 120

1.6 Apoyos del Tablero y Embridados Longitudinales ............................ 121

1.7 Disposiciones para los Puentes de Acero y Mixtos .......................... 121

1.8 Referencias ............................................................................................ 122

1.9 Bibliografía adicional .............................................................................. 122

2 TANQUES PARA EL ALMACENAMIENTO DE LÍQUIDOS ........................... 123

2.1 Introducción ........................................................................................... 123

2.2 Depótitos Anclados ............................................................................... 125

2.2.1 Acción Sísmica Horizontal ....................................................... 125

2.2.2 Acción Sísmica Vertical ............................................................ 126

2.2.3 Análisis de la Estabilidad y de la Resistencia ....................... 126

2.3 Depósitos Simplemente Apoyados ..................................................... 127

III

ÍNDICE

2.4 Normas de Proyecto y Recomendaciones Actuales ......................... 129

2.4.1 Reglamentos Estadounidenses ............................................... 129

2.4.2 Recomendaciones Austríacas ................................................. 130

2.4.3 Normas Canadienses ................................................................ 130

2.4.4 Normas Japonesas ................................................................... 130

2.4.5 Normas Neozelandesas ............................................................ 130

2.5 Bibliografía ............................................................................................. 130

3 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 132

IV

la versión española del presenta - · pdf file3.8.2 puentes..... 16 3.8.3...

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